Branch data Line data Source code
1 : : // Copyright (c) 2009-2010 Satoshi Nakamoto
2 : : // Copyright (c) 2009-present The Bitcoin Core developers
3 : : // Distributed under the MIT software license, see the accompanying
4 : : // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
5 : :
6 : : #ifndef BITCOIN_SYNC_H
7 : : #define BITCOIN_SYNC_H
8 : :
9 : : #ifdef DEBUG_LOCKCONTENTION
10 : : #include <logging/timer.h>
11 : : #endif
12 : :
13 : : #include <threadsafety.h> // IWYU pragma: export
14 : : #include <util/macros.h>
15 : :
16 : : #include <cassert>
17 : : #include <condition_variable>
18 : : #include <mutex>
19 : : #include <string>
20 : : #include <thread>
21 : :
22 : : ////////////////////////////////////////////////
23 : : // //
24 : : // THE SIMPLE DEFINITION, EXCLUDING DEBUG CODE //
25 : : // //
26 : : ////////////////////////////////////////////////
27 : :
28 : : /*
29 : : RecursiveMutex mutex;
30 : : std::recursive_mutex mutex;
31 : :
32 : : LOCK(mutex);
33 : : std::unique_lock<std::recursive_mutex> criticalblock(mutex);
34 : :
35 : : LOCK2(mutex1, mutex2);
36 : : std::unique_lock<std::recursive_mutex> criticalblock1(mutex1);
37 : : std::unique_lock<std::recursive_mutex> criticalblock2(mutex2);
38 : :
39 : : TRY_LOCK(mutex, name);
40 : : std::unique_lock<std::recursive_mutex> name(mutex, std::try_to_lock_t);
41 : : */
42 : :
43 : : ///////////////////////////////
44 : : // //
45 : : // THE ACTUAL IMPLEMENTATION //
46 : : // //
47 : : ///////////////////////////////
48 : :
49 : : #ifdef DEBUG_LOCKORDER
50 : : template <typename MutexType>
51 : : void EnterCritical(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, MutexType* cs, bool fTry = false);
52 : : void LeaveCritical();
53 : : void CheckLastCritical(void* cs, std::string& lockname, const char* guardname, const char* file, int line);
54 : : template <typename MutexType>
55 : : void AssertLockHeldInternal(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, MutexType* cs) EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(cs);
56 : : template <typename MutexType>
57 : : void AssertLockNotHeldInternal(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, MutexType* cs) LOCKS_EXCLUDED(cs);
58 : : void DeleteLock(void* cs);
59 : : bool LockStackEmpty();
60 : :
61 : : /**
62 : : * Call abort() if a potential lock order deadlock bug is detected, instead of
63 : : * just logging information and throwing a logic_error. Defaults to true, and
64 : : * set to false in DEBUG_LOCKORDER unit tests.
65 : : */
66 : : extern bool g_debug_lockorder_abort;
67 : : #else
68 : : template <typename MutexType>
69 : 2874901 : inline void EnterCritical(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, MutexType* cs, bool fTry = false) {}
70 [ + - + - : 79998489 : inline void LeaveCritical() {}
+ - + - #
# ][ + - +
- + - + -
+ - ][ + - ]
[ + - + - ]
[ + - + -
+ - ][ + -
+ - + - +
- + - +
- ]
71 : 2874902 : inline void CheckLastCritical(void* cs, std::string& lockname, const char* guardname, const char* file, int line) {}
72 : : template <typename MutexType>
73 : 213575 : inline void AssertLockHeldInternal(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, MutexType* cs) EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(cs) {}
74 : : template <typename MutexType>
75 : : void AssertLockNotHeldInternal(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, MutexType* cs) LOCKS_EXCLUDED(cs) {}
76 : 90752 : inline void DeleteLock(void* cs) {}
77 : : inline bool LockStackEmpty() { return true; }
78 : : #endif
79 : :
80 : : /**
81 : : * Template mixin that adds -Wthread-safety locking annotations and lock order
82 : : * checking to a subset of the mutex API.
83 : : */
84 : : template <typename PARENT>
85 [ + + # # ]: 94145 : class LOCKABLE AnnotatedMixin : public PARENT
[ + - + + ]
[ + - + +
+ - + - +
- + - + +
- + ][ + -
+ + + - +
- + - + -
+ + - + ]
[ + - - +
+ - ]
86 : : {
87 : : public:
88 : 90752 : ~AnnotatedMixin() {
89 : 90749 : DeleteLock((void*)this);
90 [ + - - - : 83818 : }
- - ]
91 : :
92 : : void lock() EXCLUSIVE_LOCK_FUNCTION()
93 : : {
94 : : PARENT::lock();
95 : : }
96 : :
97 : : void unlock() UNLOCK_FUNCTION()
98 : : {
99 : : PARENT::unlock();
100 : : }
101 : :
102 : 200 : bool try_lock() EXCLUSIVE_TRYLOCK_FUNCTION(true)
103 : : {
104 : 200 : return PARENT::try_lock();
105 : : }
106 : :
107 : : using unique_lock = std::unique_lock<PARENT>;
108 : : #ifdef __clang__
109 : : //! For negative capabilities in the Clang Thread Safety Analysis.
110 : : //! A negative requirement uses the EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED attribute, in conjunction
111 : : //! with the ! operator, to indicate that a mutex should not be held.
112 : : const AnnotatedMixin& operator!() const { return *this; }
113 : : #endif // __clang__
114 : : };
115 : :
116 : : /**
117 : : * Wrapped mutex: supports recursive locking, but no waiting
118 : : * TODO: We should move away from using the recursive lock by default.
119 : : */
120 : : using RecursiveMutex = AnnotatedMixin<std::recursive_mutex>;
121 : :
122 : : /** Wrapped mutex: supports waiting but not recursive locking */
123 : : using Mutex = AnnotatedMixin<std::mutex>;
124 : :
125 : : /** Different type to mark Mutex at global scope
126 : : *
127 : : * Thread safety analysis can't handle negative assertions about mutexes
128 : : * with global scope well, so mark them with a separate type, and
129 : : * eventually move all the mutexes into classes so they are not globally
130 : : * visible.
131 : : *
132 : : * See: https://github.com/bitcoin/bitcoin/pull/20272#issuecomment-720755781
133 : : */
134 : : class GlobalMutex : public Mutex { };
135 : :
136 : : #define AssertLockHeld(cs) AssertLockHeldInternal(#cs, __FILE__, __LINE__, &cs)
137 : :
138 : 1019 : inline void AssertLockNotHeldInline(const char* name, const char* file, int line, Mutex* cs) EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(!cs) { AssertLockNotHeldInternal(name, file, line, cs); }
139 : : inline void AssertLockNotHeldInline(const char* name, const char* file, int line, RecursiveMutex* cs) LOCKS_EXCLUDED(cs) { AssertLockNotHeldInternal(name, file, line, cs); }
140 : : inline void AssertLockNotHeldInline(const char* name, const char* file, int line, GlobalMutex* cs) LOCKS_EXCLUDED(cs) { AssertLockNotHeldInternal(name, file, line, cs); }
141 : : #define AssertLockNotHeld(cs) AssertLockNotHeldInline(#cs, __FILE__, __LINE__, &cs)
142 : :
143 : : /** Wrapper around std::unique_lock style lock for MutexType. */
144 : : template <typename MutexType>
145 : : class SCOPED_LOCKABLE UniqueLock : public MutexType::unique_lock
146 : : {
147 : : private:
148 : : using Base = typename MutexType::unique_lock;
149 : :
150 : 96790696 : void Enter(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine)
151 : : {
152 : 96790696 : EnterCritical(pszName, pszFile, nLine, Base::mutex());
153 : : #ifdef DEBUG_LOCKCONTENTION
154 : : if (Base::try_lock()) return;
155 : : LOG_TIME_MICROS_WITH_CATEGORY(strprintf("lock contention %s, %s:%d", pszName, pszFile, nLine), BCLog::LOCK);
156 : : #endif
157 [ + - ][ + - : 96790696 : Base::lock();
+ - - - ]
[ + - + - ]
158 : 96790696 : }
159 : :
160 : 1170 : bool TryEnter(const char* pszName, const char* pszFile, int nLine)
161 : : {
162 : 1170 : EnterCritical(pszName, pszFile, nLine, Base::mutex(), true);
163 [ + - ][ # # : 1170 : if (Base::try_lock()) {
# # # # ]
[ - - + - ]
164 : : return true;
165 : : }
166 : : LeaveCritical();
167 : : return false;
168 : : }
169 : :
170 : : public:
171 [ + + ]: 96633126 : UniqueLock(MutexType& mutexIn, const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, bool fTry = false) EXCLUSIVE_LOCK_FUNCTION(mutexIn) : Base(mutexIn, std::defer_lock)
172 : : {
173 [ + + ]: 96633126 : if (fTry)
174 : 96633126 : TryEnter(pszName, pszFile, nLine);
175 : : else
176 : 96633126 : Enter(pszName, pszFile, nLine);
177 [ - - ]: 96633126 : }
178 : :
179 : 161193 : UniqueLock(MutexType* pmutexIn, const char* pszName, const char* pszFile, int nLine, bool fTry = false) EXCLUSIVE_LOCK_FUNCTION(pmutexIn)
180 [ + + ]: 161193 : {
181 [ + + ]: 161193 : if (!pmutexIn) return;
182 : :
183 [ - + ]: 158740 : *static_cast<Base*>(this) = Base(*pmutexIn, std::defer_lock);
184 [ - + ]: 158740 : if (fTry)
185 : 161193 : TryEnter(pszName, pszFile, nLine);
186 : : else
187 : 161193 : Enter(pszName, pszFile, nLine);
188 [ - - ]: 0 : }
189 : :
190 : 99669221 : ~UniqueLock() UNLOCK_FUNCTION()
191 : : {
192 [ + - ]: 96793095 : if (Base::owns_lock())
[ + - + - ]
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- - ]
195 : :
196 : 1170 : operator bool()
197 : : {
198 [ + + # # ]: 1170 : return Base::owns_lock();
[ - + # # ]
199 : : }
200 : :
201 : : protected:
202 : : // needed for reverse_lock
203 : 2874902 : UniqueLock() = default;
204 : :
205 : : public:
206 : : /**
207 : : * An RAII-style reverse lock. Unlocks on construction and locks on destruction.
208 : : */
209 : : class SCOPED_LOCKABLE reverse_lock {
210 : : public:
211 [ + - ]: 2874903 : explicit reverse_lock(UniqueLock& _lock, const MutexType& mutex, const char* _guardname, const char* _file, int _line) UNLOCK_FUNCTION(mutex) : lock(_lock), file(_file), line(_line) {
212 : : // Ensure that mutex passed back for thread-safety analysis is indeed the original
213 [ - + ]: 2874902 : assert(std::addressof(mutex) == lock.mutex());
214 : :
215 [ + + ]: 2874902 : CheckLastCritical((void*)lock.mutex(), lockname, _guardname, _file, _line);
216 [ + + ]: 2874902 : lock.unlock();
217 : : LeaveCritical();
218 : 2874901 : lock.swap(templock);
219 [ - + ]: 2874902 : }
220 : :
221 : 2874901 : ~reverse_lock() UNLOCK_FUNCTION() {
222 : 2874901 : templock.swap(lock);
223 : 2874901 : EnterCritical(lockname.c_str(), file.c_str(), line, lock.mutex());
224 : 2874901 : lock.lock();
225 [ - + ]: 2874901 : }
226 : :
227 : : private:
228 : : reverse_lock(reverse_lock const&);
229 : : reverse_lock& operator=(reverse_lock const&);
230 : :
231 : : UniqueLock& lock;
232 : : UniqueLock templock;
233 : : std::string lockname;
234 : : const std::string file;
235 : : const int line;
236 : : };
237 : : friend class reverse_lock;
238 : : };
239 : :
240 : : // clang's thread-safety analyzer is unable to deal with aliases of mutexes, so
241 : : // it is not possible to use the lock's copy of the mutex for that purpose.
242 : : // Instead, the original mutex needs to be passed back to the reverse_lock for
243 : : // the sake of thread-safety analysis, but it is not actually used otherwise.
244 : : #define REVERSE_LOCK(g, cs) typename std::decay<decltype(g)>::type::reverse_lock UNIQUE_NAME(revlock)(g, cs, #cs, __FILE__, __LINE__)
245 : :
246 : : // When locking a Mutex, require negative capability to ensure the lock
247 : : // is not already held
248 [ + - ]: 1096932 : inline Mutex& MaybeCheckNotHeld(Mutex& cs) EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(!cs) LOCK_RETURNED(cs) { return cs; }
249 : : inline Mutex* MaybeCheckNotHeld(Mutex* cs) EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(!cs) LOCK_RETURNED(cs) { return cs; }
250 : :
251 : : // When locking a GlobalMutex or RecursiveMutex, just check it is not
252 : : // locked in the surrounding scope.
253 : : template <typename MutexType>
254 [ + - ]: 790123 : inline MutexType& MaybeCheckNotHeld(MutexType& m) LOCKS_EXCLUDED(m) LOCK_RETURNED(m) { return m; }
255 : : template <typename MutexType>
256 : : inline MutexType* MaybeCheckNotHeld(MutexType* m) LOCKS_EXCLUDED(m) LOCK_RETURNED(m) { return m; }
257 : :
258 : : #define LOCK(cs) UniqueLock UNIQUE_NAME(criticalblock)(MaybeCheckNotHeld(cs), #cs, __FILE__, __LINE__)
259 : : #define LOCK2(cs1, cs2) \
260 : : UniqueLock criticalblock1(MaybeCheckNotHeld(cs1), #cs1, __FILE__, __LINE__); \
261 : : UniqueLock criticalblock2(MaybeCheckNotHeld(cs2), #cs2, __FILE__, __LINE__)
262 : : #define LOCK_ARGS(cs) MaybeCheckNotHeld(cs), #cs, __FILE__, __LINE__
263 : : #define TRY_LOCK(cs, name) UniqueLock name(LOCK_ARGS(cs), true)
264 : : #define WAIT_LOCK(cs, name) UniqueLock name(LOCK_ARGS(cs))
265 : :
266 : : //! Run code while locking a mutex.
267 : : //!
268 : : //! Examples:
269 : : //!
270 : : //! WITH_LOCK(cs, shared_val = shared_val + 1);
271 : : //!
272 : : //! int val = WITH_LOCK(cs, return shared_val);
273 : : //!
274 : : //! Note:
275 : : //!
276 : : //! Since the return type deduction follows that of decltype(auto), while the
277 : : //! deduced type of:
278 : : //!
279 : : //! WITH_LOCK(cs, int i = 1; return i);
280 : : //!
281 : : //! is int, the deduced type of:
282 : : //!
283 : : //! WITH_LOCK(cs, int j = 1; return (j));
284 : : //!
285 : : //! is &int, a reference to a local variable
286 : : //!
287 : : //! The above is detectable at compile-time with the -Wreturn-local-addr flag in
288 : : //! gcc and the -Wreturn-stack-address flag in clang, both enabled by default.
289 : : #define WITH_LOCK(cs, code) (MaybeCheckNotHeld(cs), [&]() -> decltype(auto) { LOCK(cs); code; }())
290 : :
291 : : #endif // BITCOIN_SYNC_H
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