#pragma once
/**
 * @file fxalloc/headers/_FXAlloc.h
 * @author felex67 (admin@felexdev.ru)
 * @version 1.0.0 dev-in-progress
 * 
 * @brief Внутренний заголовочный файл модуля FXAlloc
 */
#include "FXAlloc.h"

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#include <stdalign.h>
#include <stdlib.h>


typedef struct FXMemoryBlock FXMemoryBlock;
typedef struct FXGradePool FXGradePool;

#if defined(_I_UNDERSTAND_THAT_I_SHOULD_NEVER_CHANGE_THESE_POINTERS_) && defined(__FXALLOC_TURBO)

/*===================================================================================================*
 * !!! Опасный режим !!!                                                                             *
 * Сугубо для отпрофилированных серверов. Режим глубокого профилирования не доступен.                *
 *===================================================================================================*/
     #pragma pack(push, 16)
        /**
         * @brief Метаданные отдельного блока памяти
         * */
        struct FXMemoryBlock {
            FXMemoryBlock* next;    ///< Следующий в стэке свободных
            FXGradePool* pool;      ///< Указатель на конкретный грейд хозяина
            uint8_t data[];         ///< Пользовательские данные
        };
    #pragma pack(pop)

    #pragma pack(push, 16)
    /**
     * @brief Элемент пула потока выделяемый для градации
     * 
     */
    struct FXGradePool {
        _Atomic FXMemoryBlock* lifo;    ///< Стэк свободных блоков
        _Atomic uint32_t ntotal;        ///< Блоков всего
        _Atomic int32_t nfree;          ///< Блоков свободно
    };
    #pragma pack(pop)

#else
/*===================================================================================================*
 * Режим работы в формате профилировщика с возможностью расширенной статистики                       *
 *===================================================================================================*/
#pragma pack(push, 16)
    /**
     * @brief Метаданные отдельного блока памяти
     * */
    struct FXMemoryBlock {
        FXMemoryBlock* next;    ///< Следующий в стэке свободных
        FXGradePool* pool;      ///< Указатель на конкретный грейд хозяина
        FXMemoryBlock* list;    ///< Следующий в списке алоцированных
        uint32_t used;          ///< Использовано байт
        uint32_t padding;       ///< Это ненужные байты, во всяком случае - пока
        uint8_t data[];         ///< Пользовательские данные
    };
#pragma pack(pop)

#pragma pack(push, 8)
/**
 * @brief Элемент пула потока выделяемый для градации
 * 
 */
struct FXGradePool {
    _Atomic FXMemoryBlock* lifo;///< Стэк свободных блоков
    FXMemoryBlock* list;        ///< Список аллоцированных блоков
    FXMemoryBlock* prealloced;  ///< Преаллоцированные блоки
    _Atomic uint32_t ntotal;    ///< Блоков всего
    _Atomic int32_t nbusy;      ///< Блоков занято
    uint32_t nprealloc;         ///< Блоков преаллоцировано
    uint32_t nalloc;            ///< Блоков алоцировано через `malloc`
    uint32_t vref;
};
#pragma pack(pop)

#endif //__FXALLOC_TURBO

#pragma pack(push, 8)
/**
 * @brief Пул памяти потока
 * 
 */
typedef struct FXThreadPool {
    void* (**curr_alloc)(size_t NBytes);///< Указатель на указатель на функцию аллокации действующую в данном потоке(для профилирования)
    void (**curr_free)(void* Ptr);      ///< Указатель на указатель на функцию освобождения действующую в данном потоке(для профилирования)
    eXFAllocSearchType* search_type;    ///< Указатель на переменную хранящую информацию о типе функций аллокации для данного потока(нужна при переключении режимов работы)
    uint32_t isActive;                  ///< Показатель активности потока(для профилировщика, он же - сборщик мусора)
    uint32_t ngrades;                   ///< Количество градаций
    FXGradePool* grades[];              ///< Массив указателей на грейды, заканчивается NULL
} FXThreadPool;
#pragma pack(pop)

/**
 * @brief Глобальный пул памяти
 * 
 */
typedef struct FXGlobalMemoryPool {
    FXThreadPool** pools;   ///< Массив указателей на пулы потоков, заканчивается NULL
    fxsync_t mutex;         ///< Мьютекс для синхронизации при инициализации для локального пула
} FXGlobalMemoryPool;


/*=====================================================================================================*
 * Работа аллокатора в режиме проксирования. Эти функции работают только если не определён макрос      *
 *=====================================================================================================*/
/**
 * @brief Макрос условной компиляции квалификаторов типа указателя для `fxalloc` и `fxfree`
 * В случае если не определён данный блок кода компилируется и все вызовы происзодят через
 * прокси функцию 
 * */
#ifndef _I_UNDERSTAND_THAT_I_SHOULD_NEVER_CHANGE_THESE_POINTERS_
    /** @brief Указатель на активную функцию аллокации */
    extern TLS void* (*thread_alloc)(size_t NBytes);
    /** @brief Указатель на активную функцию аллокации */
    extern TLS void (*thread_free)(void* Ptr);

    /**
     * @brief Прокси-функция аллокации
     * 
     * @param NBytes Количество байт
     * 
     * @return void*
     * @retval !NULL Указатель на область памяти выровненный по sizeof(void*)
     * @retval NULL ошибка выделения памяти
     */
    void* fxalloc_proxy_alloc(size_t NBytes);

    /**
     * @brief Прокси-функция высвобождения
     * 
     * @param Ptr указатель на блок выделенный пользователю
     */
    void fxalloc_proxy_free(void* Ptr);
#endif //_I_UNDERSTAND_THAT_I_SHOULD_NEVER_CHANGE_THESE_POINTERS_


/*=====================================================================================================*
 * Локальные потоковые переменные                                                                      *
 *=====================================================================================================*/
/**
 * @brief Указатель на пул данного потока
 * Изначально равен NULL, инициализируется при первом вызове `fxalloc` или `fxalloc_init`
 */
extern TLS FXThreadPool* thread_pool;
/**
 * @brief Переменная хранящая тип поиска для функций выеления памяти в данном потоке
 * При первом вызове `fxalloc` без предварительного вызова `fxalloc_init` устанавливается в `FXSEARCH_SHIFTED`,
 * в противном случае определяется функцией `fxalloc_init`
 */
extern TLS eXFAllocSearchType search_type;
/**
 * @brief Текущий профиль потока
 * FXALLOC_SPEED | FXALLOC_SUMMARY | FXALLOC_FULL
 */
extern TLS eFXAllocProfile thread_profile;
/*=====================================================================================================*
 * Инициализаторы                                                                                      *
 *=====================================================================================================*/
/**
 * @brief Функция для инициализации грейдов по-умолчанию
 * 
 * @param NBytes 
 * @return void* 
 */
void* fxalloc_ungraded_alloc_init(size_t NBytes);

/*=====================================================================================================*
 * Функции выделения памяти                                                                            *
 *=====================================================================================================*/
/** @brief Выделение блока. Режим: скорость. Алгоритм поиска: сдвиг битов размера. */
void* fxalloc_shifted_speed(size_t NBytes); 

/** @brief Выделение блока. Режим: поверхностное профилирование. Алгоритм поиска: сдвиг битов размера. */
void* fxalloc_shifted_summary(size_t NBytes);

#ifndef __FXALLOC_TURBO // Обычный режим
    /** @brief Выделение блока. Режим: глубокое профилирование. Алгоритм поиска: сдвиг битов размера. */
    void* fxalloc_shifted_full(size_t NBytes);
#endif //__FXALLOC_TURBO

/** @brief Выделение блока. Режим: скорость. Алгоритм поиска: бинарный поиск. */
void* fxalloc_binary_speed(size_t NBytes);

/** @brief Выделение блока. Режим: поверхностное профилирование. Алгоритм поиска: бинарный поиск. */
void* fxalloc_binary_summary(size_t NBytes);

#ifndef __FXALLOC_TURBO // Обычный режим
    /** @brief Выделение блока. Режим: глубокое профилирование. Алгоритм поиска: бинарный поиск. */
    void* fxalloc_binary_full(size_t NBytes);
#endif //__FXALLOC_TURBO


/** @brief Выделение блока. Режим: скорость. Алгоритм поиска: линейный поиск. */
void* fxalloc_linear_speed(size_t NBytes);

/** @brief Выделение блока. Режим: поверхностное профилирование. Алгоритм поиска: линейный поиск. */
void* fxalloc_linear_summary(size_t NBytes);

#ifndef __FXALLOC_TURBO // Обычный режим
    /** @brief Выделение блока. Режим: глубокое профилирование. Алгоритм поиска: линейный поиск. */
    void* fxalloc_linear_full(size_t NBytes);
#endif //__FXALLOC_TURBO

/*=====================================================================================================*
 * Функции освобождения памяти(возврат в пул)                                                          *
 *=====================================================================================================*/
/** @brief Возврат блока в пул. Режим: скорость */
void* fxfree_speed(void* Ptr);

/** @brief Возврат блока в пул. Режим: поверхностное профилирование */
void* fxfree_summary(void* Ptr);

/** @brief Возврат блока в пул. Режим: глубокое профилирование */
void* fxfree_full(void* Ptr);


#ifdef __cplusplus
}
#endif