]> git.llucax.com Git - software/dgc/cdgc.git/blobdiff - rt/gc/cdgc/gc.d
Sync the pool block size cache properly
[software/dgc/cdgc.git] / rt / gc / cdgc / gc.d
index dbcd51808b6b6566ae2f912ee0b609842dc73844..e53d5d13b20e35ccc2c6eb1fb7c989d03a1a44c0 100644 (file)
@@ -45,7 +45,7 @@ version = STACKGROWSDOWN;       // growing the stack means subtracting from the
 import rt.gc.cdgc.bits: GCBits;
 import rt.gc.cdgc.stats: GCStats, Stats;
 import dynarray = rt.gc.cdgc.dynarray;
-import alloc = rt.gc.cdgc.alloc;
+import os = rt.gc.cdgc.os;
 import opts = rt.gc.cdgc.opts;
 
 import cstdlib = tango.stdc.stdlib;
@@ -99,32 +99,29 @@ package bool has_pointermap(uint attrs)
 
 private
 {
-
-    extern (C) void* rt_stackBottom();
-    extern (C) void* rt_stackTop();
-
-    extern (C) void rt_finalize( void* p, bool det = true );
-
     alias void delegate(Object) DEvent;
-    extern (C) void rt_attachDisposeEvent(Object h, DEvent e);
-    extern (C) bool rt_detachDisposeEvent(Object h, DEvent e);
-
-
     alias void delegate( void*, void* ) scanFn;
+    enum { OPFAIL = ~cast(size_t)0 }
 
-    extern (C) void rt_scanStaticData( scanFn scan );
-
-    extern (C) bool thread_needLock();
-    extern (C) void thread_suspendAll();
-    extern (C) void thread_resumeAll();
+    extern (C)
+    {
+        version (DigitalMars) version(OSX)
+            oid _d_osx_image_init();
 
-    extern (C) void thread_scanAll( scanFn fn, void* curStackTop = null );
+        void* rt_stackBottom();
+        void* rt_stackTop();
+        void rt_finalize( void* p, bool det = true );
+        void rt_attachDisposeEvent(Object h, DEvent e);
+        bool rt_detachDisposeEvent(Object h, DEvent e);
+        void rt_scanStaticData( scanFn scan );
 
-    extern (C) void onOutOfMemoryError();
+        void thread_init();
+        bool thread_needLock();
+        void thread_suspendAll();
+        void thread_resumeAll();
+        void thread_scanAll( scanFn fn, void* curStackTop = null );
 
-    enum
-    {
-        OPFAIL = ~cast(size_t)0
+        void onOutOfMemoryError();
     }
 }
 
@@ -158,7 +155,8 @@ alias ubyte Bins;
 
 struct List
 {
-    List *next;
+    List* next;
+    Pool* pool;
 }
 
 
@@ -213,11 +211,20 @@ struct GC
 
     dynarray.DynArray!(void*) roots;
     dynarray.DynArray!(Range) ranges;
-    dynarray.DynArray!(Pool) pools;
+    dynarray.DynArray!(Pool*) pools;
 
     Stats stats;
 }
 
+// call locked if necessary
+private T locked(T, alias Code)()
+{
+    if (thread_needLock())
+        synchronized (gc.lock) return Code();
+    else
+       return Code();
+}
+
 private GC* gc;
 
 bool Invariant()
@@ -230,7 +237,7 @@ bool Invariant()
             if (i == 0)
                 assert(gc.min_addr == pool.baseAddr);
             if (i + 1 < gc.pools.length)
-                assert(*pool < gc.pools[i + 1]);
+                assert(*pool < *gc.pools[i + 1]);
             else if (i + 1 == gc.pools.length)
                 assert(gc.max_addr == pool.topAddr);
         }
@@ -244,10 +251,14 @@ bool Invariant()
             assert(gc.ranges[i].pbot <= gc.ranges[i].ptop);
         }
 
-        for (size_t i = 0; i < B_PAGE; i++)
-            for (List *list = gc.free_list[i]; list; list = list.next)
-            {
+        for (size_t i = 0; i < B_PAGE; i++) {
+            for (List *list = gc.free_list[i]; list; list = list.next) {
+                assert (list.pool !is null);
+                auto p = cast(byte*) list;
+                assert (p >= list.pool.baseAddr);
+                assert (p < list.pool.topAddr);
             }
+        }
     }
     return true;
 }
@@ -258,168 +269,59 @@ bool Invariant()
  * Return null if not in a Pool.
  * Assume pools is sorted.
  */
-Pool *findPool(void *p)
-{
-    if (p >= gc.min_addr && p < gc.max_addr)
-    {
-        if (gc.pools.length == 1)
-        {
-            return gc.pools[0];
-        }
-
-        for (size_t i = 0; i < gc.pools.length; i++)
-        {
-            Pool* pool = gc.pools[i];
-            if (p < pool.topAddr)
-            {
-                if (pool.baseAddr <= p)
-                    return pool;
-                break;
-            }
-        }
-    }
-    return null;
-}
-
-
-/**
- * Find base address of block containing pointer p.
- * Returns null if not a gc'd pointer
- */
-void* findBase(void *p)
+Pool* findPool(void* p)
 {
-    Pool *pool;
-
-    pool = findPool(p);
-    if (pool)
-    {
-        size_t offset = cast(size_t)(p - pool.baseAddr);
-        size_t pn = offset / PAGESIZE;
-        Bins   bin = cast(Bins)pool.pagetable[pn];
-
-        // Adjust bit to be at start of allocated memory block
-        if (bin <= B_PAGE)
-        {
-            return pool.baseAddr + (offset & notbinsize[bin]);
-        }
-        else if (bin == B_PAGEPLUS)
-        {
-            do
-            {
-                --pn, offset -= PAGESIZE;
-            } while (cast(Bins)pool.pagetable[pn] == B_PAGEPLUS);
-
-            return pool.baseAddr + (offset & (offset.max ^ (PAGESIZE-1)));
-        }
+    if (p < gc.min_addr || p >= gc.max_addr)
+        return null;
+    if (gc.pools.length == 0)
+        return null;
+    if (gc.pools.length == 1)
+        return gc.pools[0];
+    /// The pooltable[] is sorted by address, so do a binary search
+    size_t low = 0;
+    size_t high = gc.pools.length - 1;
+    while (low <= high) {
+        size_t mid = (low + high) / 2;
+        auto pool = gc.pools[mid];
+        if (p < pool.baseAddr)
+            high = mid - 1;
+        else if (p >= pool.topAddr)
+            low = mid + 1;
         else
-        {
-            // we are in a B_FREE page
-            return null;
-        }
+            return pool;
     }
+    // Not found
     return null;
 }
 
 
 /**
- * Find size of pointer p.
- * Returns 0 if not a gc'd pointer
- */
-size_t findSize(void *p)
-{
-    Pool*  pool;
-    size_t size = 0;
-
-    pool = findPool(p);
-    if (pool)
-    {
-        size_t pagenum;
-        Bins   bin;
-
-        pagenum = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / PAGESIZE;
-        bin = cast(Bins)pool.pagetable[pagenum];
-        size = binsize[bin];
-        if (bin == B_PAGE)
-        {
-            ubyte* pt;
-            size_t i;
-
-            pt = &pool.pagetable[0];
-            for (i = pagenum + 1; i < pool.npages; i++)
-            {
-                if (pt[i] != B_PAGEPLUS)
-                    break;
-            }
-            size = (i - pagenum) * PAGESIZE;
-        }
-    }
-    return size;
-}
-
-
-/**
- *
+ * Determine the base address of the block containing p.  If p is not a gc
+ * allocated pointer, return null.
  */
 BlkInfo getInfo(void* p)
 {
-    Pool*   pool;
+    assert (p !is null);
+    Pool* pool = findPool(p);
+    if (pool is null)
+        return BlkInfo.init;
     BlkInfo info;
-
-    pool = findPool(p);
-    if (pool)
-    {
-        size_t offset = cast(size_t)(p - pool.baseAddr);
-        size_t pn = offset / PAGESIZE;
-        Bins   bin = cast(Bins)pool.pagetable[pn];
-
-        ////////////////////////////////////////////////////////////////////
-        // findAddr
-        ////////////////////////////////////////////////////////////////////
-
-        if (bin <= B_PAGE)
-        {
-            info.base = pool.baseAddr + (offset & notbinsize[bin]);
-        }
-        else if (bin == B_PAGEPLUS)
-        {
-            do
-            {
-                --pn, offset -= PAGESIZE;
-            }
-            while (cast(Bins)pool.pagetable[pn] == B_PAGEPLUS);
-
-            info.base = pool.baseAddr + (offset & (offset.max ^ (PAGESIZE-1)));
-
-            // fix bin for use by size calc below
-            bin = cast(Bins)pool.pagetable[pn];
-        }
-
-        ////////////////////////////////////////////////////////////////////
-        // findSize
-        ////////////////////////////////////////////////////////////////////
-
-        info.size = binsize[bin];
-        if (bin == B_PAGE)
-        {
-            ubyte* pt;
-            size_t i;
-
-            pt = &pool.pagetable[0];
-            for (i = pn + 1; i < pool.npages; i++)
-            {
-                if (pt[i] != B_PAGEPLUS)
-                    break;
-            }
-            info.size = (i - pn) * PAGESIZE;
+    info.base = pool.findBase(p);
+    info.size = pool.findSize(info.base);
+    info.attr = getAttr(pool, cast(size_t)(info.base - pool.baseAddr) / 16u);
+    if (has_pointermap(info.attr)) {
+        info.size -= size_t.sizeof; // PointerMap bitmask
+        // Points to the PointerMap bitmask pointer, not user data
+        if (p >= (info.base + info.size)) {
+            return BlkInfo.init;
         }
-
-        ////////////////////////////////////////////////////////////////////
-        // getAttr
-        ////////////////////////////////////////////////////////////////////
-
-        info.attr = getAttr(pool, cast(size_t)(offset / 16));
-        if (!(info.attr & BlkAttr.NO_SCAN))
-            info.size -= (size_t*).sizeof;  // bitmask
+    }
+    if (opts.options.sentinel) {
+        info.base = sentinel_add(info.base);
+        // points to sentinel data, not user data
+        if (p < info.base || p >= sentinel_post(info.base))
+            return BlkInfo.init;
+        info.size -= SENTINEL_EXTRA;
     }
     return info;
 }
@@ -428,7 +330,7 @@ BlkInfo getInfo(void* p)
 /**
  * Compute bin for size.
  */
-static Bins findBin(size_t size)
+Bins findBin(size_t size)
 {
     Bins bin;
     if (size <= 256)
@@ -477,7 +379,7 @@ static Bins findBin(size_t size)
  * Mark all memory in the pool as B_FREE.
  * Return the actual number of bytes reserved or 0 on error.
  */
-size_t reserveNoSync(size_t size)
+size_t reserve(size_t size)
 {
     assert(size != 0);
     size_t npages = (size + PAGESIZE - 1) / PAGESIZE;
@@ -492,11 +394,11 @@ size_t reserveNoSync(size_t size)
 /**
  * Minimizes physical memory usage by returning free pools to the OS.
  */
-void minimizeNoSync()
+void minimize()
 {
     size_t n;
     size_t pn;
-    Pool*  pool;
+    Pool* pool;
 
     for (n = 0; n < gc.pools.length; n++)
     {
@@ -509,6 +411,7 @@ void minimizeNoSync()
         if (pn < pool.npages)
             continue;
         pool.Dtor();
+        cstdlib.free(pool);
         gc.pools.remove_at(n);
         n--;
     }
@@ -521,9 +424,8 @@ void minimizeNoSync()
  * Allocate a chunk of memory that is larger than a page.
  * Return null if out of memory.
  */
-void *bigAlloc(size_t size)
+void* bigAlloc(size_t size, out Pool* pool)
 {
-    Pool*  pool;
     size_t npages;
     size_t n;
     size_t pn;
@@ -635,20 +537,24 @@ Pool *newPool(size_t npages)
             npages = n;
     }
 
-    Pool p;
-    p.initialize(npages);
-    if (!p.baseAddr)
+    auto pool = cast(Pool*) cstdlib.calloc(1, Pool.sizeof);
+    if (pool is null)
+        return null;
+    pool.initialize(npages);
+    if (!pool.baseAddr)
     {
-        p.Dtor();
+        pool.Dtor();
         return null;
     }
 
-    Pool* pool = gc.pools.insert_sorted(p);
-    if (pool)
-    {
-        gc.min_addr = gc.pools[0].baseAddr;
-        gc.max_addr = gc.pools[gc.pools.length - 1].topAddr;
+    auto inserted_pool = *gc.pools.insert_sorted!("*a < *b")(pool);
+    if (inserted_pool is null) {
+        pool.Dtor();
+        return null;
     }
+    assert (inserted_pool is pool);
+    gc.min_addr = gc.pools[0].baseAddr;
+    gc.max_addr = gc.pools[gc.pools.length - 1].topAddr;
     return pool;
 }
 
@@ -680,33 +586,26 @@ int allocPage(Bins bin)
 
     // Convert page to free list
     size_t size = binsize[bin];
-    List **b = &gc.free_list[bin];
+    auto list_head = &gc.free_list[bin];
 
     p = pool.baseAddr + pn * PAGESIZE;
     ptop = p + PAGESIZE;
     for (; p < ptop; p += size)
     {
-        (cast(List *)p).next = *b;
-        *b = cast(List *)p;
+        List* l = cast(List *) p;
+        l.next = *list_head;
+        l.pool = pool;
+        *list_head = l;
     }
     return 1;
 }
 
 
 /**
- * Marks a range of memory using the conservative bit mask.  Used for
- * the stack, for the data segment, and additional memory ranges.
- */
-void mark_conservative(void* pbot, void* ptop)
-{
-    mark(pbot, ptop, PointerMap.init.bits.ptr);
-}
-
-
-/**
- * Search a range of memory values and mark any pointers into the GC pool.
+ * Search a range of memory values and mark any pointers into the GC pool using
+ * type information (bitmask of pointer locations).
  */
-void mark(void *pbot, void *ptop, size_t* pm_bitmask)
+void mark_range(void *pbot, void *ptop, size_t* pm_bitmask)
 {
     // TODO: make our own assert because assert uses the GC
     assert (pbot <= ptop);
@@ -716,16 +615,18 @@ void mark(void *pbot, void *ptop, size_t* pm_bitmask)
     void **p1 = cast(void **)pbot;
     void **p2 = cast(void **)ptop;
     size_t pcache = 0;
-    uint changes = 0;
+    bool changes = false;
 
     size_t type_size = pm_bitmask[0];
     size_t* pm_bits = pm_bitmask + 1;
+    bool has_type_info = type_size != 1 || pm_bits[0] != 1 || pm_bits[1] != 0;
 
     //printf("marking range: %p -> %p\n", pbot, ptop);
     for (; p1 + type_size <= p2; p1 += type_size) {
         for (size_t n = 0; n < type_size; n++) {
             // scan bit set for this word
-            if (!(pm_bits[n / BITS_PER_WORD] & (1 << (n % BITS_PER_WORD))))
+            if (has_type_info &&
+                    !(pm_bits[n / BITS_PER_WORD] & (1 << (n % BITS_PER_WORD))))
                 continue;
 
             void* p = *(p1 + n);
@@ -740,13 +641,17 @@ void mark(void *pbot, void *ptop, size_t* pm_bitmask)
             if (pool)
             {
                 size_t offset = cast(size_t)(p - pool.baseAddr);
-                size_t bit_i;
+                size_t bit_i = void;
                 size_t pn = offset / PAGESIZE;
                 Bins   bin = cast(Bins)pool.pagetable[pn];
 
+                // Cache B_PAGE, B_PAGEPLUS and B_FREE lookups
+                if (bin >= B_PAGE)
+                    pcache = cast(size_t)p & ~(PAGESIZE-1);
+
                 // Adjust bit to be at start of allocated memory block
                 if (bin <= B_PAGE)
-                    bit_i = (offset & notbinsize[bin]) >> 4;
+                    bit_i = (offset & notbinsize[bin]) / 16;
                 else if (bin == B_PAGEPLUS)
                 {
                     do
@@ -756,14 +661,8 @@ void mark(void *pbot, void *ptop, size_t* pm_bitmask)
                     while (cast(Bins)pool.pagetable[pn] == B_PAGEPLUS);
                     bit_i = pn * (PAGESIZE / 16);
                 }
-                else
-                {
-                    // Don't mark bits in B_FREE pages
+                else // Don't mark bits in B_FREE pages
                     continue;
-                }
-
-                if (bin >= B_PAGE) // Cache B_PAGE and B_PAGEPLUS lookups
-                    pcache = cast(size_t)p & ~(PAGESIZE-1);
 
                 if (!pool.mark.test(bit_i))
                 {
@@ -771,7 +670,7 @@ void mark(void *pbot, void *ptop, size_t* pm_bitmask)
                     if (!pool.noscan.test(bit_i))
                     {
                         pool.scan.set(bit_i);
-                        changes = 1;
+                        changes = true;
                     }
                 }
             }
@@ -877,79 +776,122 @@ size_t fullcollectshell()
  */
 size_t fullcollect(void *stackTop)
 {
-    size_t n;
-    Pool*  pool;
-
     debug(COLLECT_PRINTF) printf("Gcx.fullcollect()\n");
 
+    // we always need to stop the world to make threads save the CPU registers
+    // in the stack and prepare themselves for thread_scanAll()
     thread_suspendAll();
     gc.stats.world_stopped();
 
+    if (opts.options.fork) {
+        os.pid_t child_pid = os.fork();
+        assert (child_pid != -1); // don't accept errors in non-release mode
+        switch (child_pid) {
+        case -1: // if fork() fails, fallback to stop-the-world
+            opts.options.fork = false;
+            break;
+        case 0: // child process (i.e. the collectors mark phase)
+            mark(stackTop);
+            cstdlib.exit(0);
+            break; // bogus, will never reach here
+        default: // parent process (i.e. the mutator)
+            // start the world again and wait for the mark phase to finish
+            thread_resumeAll();
+            gc.stats.world_started();
+            int status = void;
+            os.pid_t wait_pid = os.waitpid(child_pid, &status, 0);
+            assert (wait_pid == child_pid);
+            return sweep();
+        }
+
+    }
+
+    // if we reach here, we are using the standard stop-the-world collection
+    mark(stackTop);
+    thread_resumeAll();
+    gc.stats.world_started();
+
+    return sweep();
+}
+
+
+/**
+ *
+ */
+void mark(void *stackTop)
+{
+    debug(COLLECT_PRINTF) printf("\tmark()\n");
+
     gc.p_cache = null;
     gc.size_cache = 0;
 
     gc.any_changes = false;
-    for (n = 0; n < gc.pools.length; n++)
+    for (size_t n = 0; n < gc.pools.length; n++)
     {
-        pool = gc.pools[n];
+        Pool* pool = gc.pools[n];
         pool.mark.zero();
         pool.scan.zero();
         pool.freebits.zero();
     }
 
     // Mark each free entry, so it doesn't get scanned
-    for (n = 0; n < B_PAGE; n++)
+    for (size_t n = 0; n < B_PAGE; n++)
     {
         for (List *list = gc.free_list[n]; list; list = list.next)
         {
-            pool = findPool(list);
-            assert(pool);
-            pool.freebits.set(cast(size_t)(cast(byte*)list - pool.baseAddr) / 16);
+            Pool* pool = list.pool;
+            auto ptr = cast(byte*) list;
+            assert (pool);
+            assert (pool.baseAddr <= ptr);
+            assert (ptr < pool.topAddr);
+            size_t bit_i = cast(size_t)(ptr - pool.baseAddr) / 16;
+            pool.freebits.set(bit_i);
         }
     }
 
-    for (n = 0; n < gc.pools.length; n++)
+    for (size_t n = 0; n < gc.pools.length; n++)
     {
-        pool = gc.pools[n];
+        Pool* pool = gc.pools[n];
         pool.mark.copy(&pool.freebits);
     }
 
-    void mark_conservative_dg(void* pbot, void* ptop)
+    /// Marks a range of memory in conservative mode.
+    void mark_conservative_range(void* pbot, void* ptop)
     {
-        mark_conservative(pbot, ptop);
+        mark_range(pbot, ptop, PointerMap.init.bits.ptr);
     }
 
-    rt_scanStaticData(&mark_conservative_dg);
+    rt_scanStaticData(&mark_conservative_range);
 
     if (!gc.no_stack)
     {
         // Scan stacks and registers for each paused thread
-        thread_scanAll(&mark_conservative_dg, stackTop);
+        thread_scanAll(&mark_conservative_range, stackTop);
     }
 
     // Scan roots
     debug(COLLECT_PRINTF) printf("scan roots[]\n");
-    mark_conservative(gc.roots.ptr, gc.roots.ptr + gc.roots.length);
+    mark_conservative_range(gc.roots.ptr, gc.roots.ptr + gc.roots.length);
 
     // Scan ranges
     debug(COLLECT_PRINTF) printf("scan ranges[]\n");
-    for (n = 0; n < gc.ranges.length; n++)
+    for (size_t n = 0; n < gc.ranges.length; n++)
     {
         debug(COLLECT_PRINTF) printf("\t%x .. %x\n", gc.ranges[n].pbot, gc.ranges[n].ptop);
-        mark_conservative(gc.ranges[n].pbot, gc.ranges[n].ptop);
+        mark_conservative_range(gc.ranges[n].pbot, gc.ranges[n].ptop);
     }
 
     debug(COLLECT_PRINTF) printf("\tscan heap\n");
     while (gc.any_changes)
     {
         gc.any_changes = false;
-        for (n = 0; n < gc.pools.length; n++)
+        for (size_t n = 0; n < gc.pools.length; n++)
         {
             uint *bbase;
             uint *b;
             uint *btop;
 
-            pool = gc.pools[n];
+            Pool* pool = gc.pools[n];
 
             bbase = pool.scan.base();
             btop = bbase + pool.scan.nwords;
@@ -984,12 +926,12 @@ size_t fullcollect(void *stackTop)
                     bin = cast(Bins)pool.pagetable[pn];
                     if (bin < B_PAGE) {
                         if (opts.options.conservative)
-                            mark_conservative(o, o + binsize[bin]);
+                            mark_conservative_range(o, o + binsize[bin]);
                         else {
                             auto end_of_blk = cast(size_t**)(o +
                                     binsize[bin] - size_t.sizeof);
                             size_t* pm_bitmask = *end_of_blk;
-                            mark(o, end_of_blk, pm_bitmask);
+                            mark_range(o, end_of_blk, pm_bitmask);
                         }
                     }
                     else if (bin == B_PAGE || bin == B_PAGEPLUS)
@@ -1006,29 +948,34 @@ size_t fullcollect(void *stackTop)
 
                         size_t blk_size = u * PAGESIZE;
                         if (opts.options.conservative)
-                            mark_conservative(o, o + blk_size);
+                            mark_conservative_range(o, o + blk_size);
                         else {
                             auto end_of_blk = cast(size_t**)(o + blk_size -
                                     size_t.sizeof);
                             size_t* pm_bitmask = *end_of_blk;
-                            mark(o, end_of_blk, pm_bitmask);
+                            mark_range(o, end_of_blk, pm_bitmask);
                         }
                     }
                 }
             }
         }
     }
+}
 
-    thread_resumeAll();
-    gc.stats.world_started();
 
+/**
+ *
+ */
+size_t sweep()
+{
     // Free up everything not marked
-    debug(COLLECT_PRINTF) printf("\tfree'ing\n");
+    debug(COLLECT_PRINTF) printf("\tsweep\n");
     size_t freedpages = 0;
     size_t freed = 0;
-    for (n = 0; n < gc.pools.length; n++)
+    for (size_t n = 0; n < gc.pools.length; n++)
     {
-        pool = gc.pools[n];
+        Pool* pool = gc.pools[n];
+        pool.clear_cache();
         uint*  bbase = pool.mark.base();
         size_t pn;
         for (pn = 0; pn < pool.npages; pn++, bbase += PAGESIZE / (32 * 16))
@@ -1054,14 +1001,12 @@ version(none) // BUG: doesn't work because freebits() must also be cleared
                     {
                         if (pool.finals.nbits && pool.finals.testClear(bit_i)) {
                             if (opts.options.sentinel)
-                                rt_finalize(cast(List *)sentinel_add(p), false/*gc.no_stack > 0*/);
+                                rt_finalize(sentinel_add(p), false/*gc.no_stack > 0*/);
                             else
-                                rt_finalize(cast(List *)p, false/*gc.no_stack > 0*/);
+                                rt_finalize(p, false/*gc.no_stack > 0*/);
                         }
                         clrAttr(pool, bit_i, BlkAttr.ALL_BITS);
 
-                        List *list = cast(List *)p;
-
                         if (opts.options.mem_stomp)
                             memset(p, 0xF3, size);
                     }
@@ -1080,14 +1025,12 @@ version(none) // BUG: doesn't work because freebits() must also be cleared
                         pool.freebits.set(bit_i);
                         if (pool.finals.nbits && pool.finals.testClear(bit_i)) {
                             if (opts.options.sentinel)
-                                rt_finalize(cast(List *)sentinel_add(p), false/*gc.no_stack > 0*/);
+                                rt_finalize(sentinel_add(p), false/*gc.no_stack > 0*/);
                             else
-                                rt_finalize(cast(List *)p, false/*gc.no_stack > 0*/);
+                                rt_finalize(p, false/*gc.no_stack > 0*/);
                         }
                         clrAttr(pool, bit_i, BlkAttr.ALL_BITS);
 
-                        List *list = cast(List *)p;
-
                         if (opts.options.mem_stomp)
                             memset(p, 0xF3, size);
 
@@ -1139,9 +1082,9 @@ version(none) // BUG: doesn't work because freebits() must also be cleared
     // Free complete pages, rebuild free list
     debug(COLLECT_PRINTF) printf("\tfree complete pages\n");
     size_t recoveredpages = 0;
-    for (n = 0; n < gc.pools.length; n++)
+    for (size_t n = 0; n < gc.pools.length; n++)
     {
-        pool = gc.pools[n];
+        Pool* pool = gc.pools[n];
         for (size_t pn = 0; pn < pool.npages; pn++)
         {
             Bins   bin = cast(Bins)pool.pagetable[pn];
@@ -1173,10 +1116,14 @@ version(none) // BUG: doesn't work because freebits() must also be cleared
                     bit_i = bit_base + u / 16;
                     if (pool.freebits.test(bit_i))
                     {
-                        List *list = cast(List *)(p + u);
-                        // avoid unnecessary writes
+                        assert ((p+u) >= pool.baseAddr);
+                        assert ((p+u) < pool.topAddr);
+                        List* list = cast(List*) (p + u);
+                        // avoid unnecesary writes (it really saves time)
                         if (list.next != gc.free_list[bin])
                             list.next = gc.free_list[bin];
+                        if (list.pool != pool)
+                            list.pool = pool;
                         gc.free_list[bin] = list;
                     }
                 }
@@ -1269,6 +1216,9 @@ void initialize()
     int dummy;
     gc.stack_bottom = cast(char*)&dummy;
     opts.parse(cstdlib.getenv("D_GC_OPTS"));
+    // If we are going to fork, make sure we have the needed OS support
+    if (opts.options.fork)
+        opts.options.fork = os.HAVE_SHARED && os.HAVE_FORK;
     gc.lock = GCLock.classinfo;
     gc.inited = 1;
     setStackBottom(rt_stackBottom());
@@ -1276,239 +1226,83 @@ void initialize()
 }
 
 
-/**
- *
- */
-void enable()
+//
+//
+//
+private void *malloc(size_t size, uint attrs, size_t* pm_bitmask)
 {
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        assert(gc.disabled > 0);
-        gc.disabled--;
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        assert(gc.disabled > 0);
-        gc.disabled--;
-    }
-}
+    assert(size != 0);
 
+    gc.stats.malloc_started(size, attrs, pm_bitmask);
+    scope (exit)
+        gc.stats.malloc_finished(p);
 
-/**
- *
- */
-void disable()
-{
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        gc.disabled++;
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        gc.disabled++;
-    }
-}
+    void *p = null;
+    Bins bin;
+
+    if (opts.options.sentinel)
+        size += SENTINEL_EXTRA;
 
+    bool has_pm = has_pointermap(attrs);
+    if (has_pm)
+        size += size_t.sizeof;
 
-/**
- *
- */
-uint getAttr(void* p)
-{
-    if (!p)
+    // Compute size bin
+    // Cache previous binsize lookup - Dave Fladebo.
+    static size_t lastsize = -1;
+    static Bins lastbin;
+    if (size == lastsize)
+        bin = lastbin;
+    else
     {
-        return 0;
+        bin = findBin(size);
+        lastsize = size;
+        lastbin = bin;
     }
 
-    uint go()
+    Pool* pool = void;
+    size_t capacity = void; // to figure out where to store the bitmask
+    if (bin < B_PAGE)
     {
-        Pool* pool = findPool(p);
-        uint  old_attrs = 0;
-
-        if (pool)
+        p = gc.free_list[bin];
+        if (p is null)
         {
-            auto bit_i = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
-
-            old_attrs = getAttr(pool, bit_i);
+            if (!allocPage(bin) && !gc.disabled)   // try to find a new page
+            {
+                if (!thread_needLock())
+                {
+                    /* Then we haven't locked it yet. Be sure
+                     * and gc.lock for a collection, since a finalizer
+                     * may start a new thread.
+                     */
+                    synchronized (gc.lock)
+                    {
+                        fullcollectshell();
+                    }
+                }
+                else if (!fullcollectshell())       // collect to find a new page
+                {
+                    //newPool(1);
+                }
+            }
+            if (!gc.free_list[bin] && !allocPage(bin))
+            {
+                newPool(1);         // allocate new pool to find a new page
+                // TODO: hint allocPage() to use the pool we just created
+                int result = allocPage(bin);
+                if (!result)
+                    onOutOfMemoryError();
+            }
+            p = gc.free_list[bin];
         }
-        return old_attrs;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return go();
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return go();
-    }
-}
-
-
-/**
- *
- */
-uint setAttr(void* p, uint mask)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return 0;
-    }
-
-    uint go()
-    {
-        Pool* pool = findPool(p);
-        uint  old_attrs = 0;
-
-        if (pool)
-        {
-            auto bit_i = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
-
-            old_attrs = getAttr(pool, bit_i);
-            setAttr(pool, bit_i, mask);
-        }
-        return old_attrs;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return go();
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return go();
-    }
-}
-
-
-/**
- *
- */
-uint clrAttr(void* p, uint mask)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return 0;
-    }
-
-    uint go()
-    {
-        Pool* pool = findPool(p);
-        uint  old_attrs = 0;
-
-        if (pool)
-        {
-            auto bit_i = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
-
-            old_attrs = getAttr(pool, bit_i);
-            clrAttr(pool, bit_i, mask);
-        }
-        return old_attrs;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return go();
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return go();
-    }
-}
-
-
-/**
- *
- */
-void *malloc(size_t size, uint attrs, PointerMap ptrmap)
-{
-    if (!size)
-    {
-        return null;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return mallocNoSync(size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return mallocNoSync(size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
-    }
-}
-
-
-//
-//
-//
-private void *mallocNoSync(size_t size, uint attrs, size_t* pm_bitmask)
-{
-    assert(size != 0);
-
-    gc.stats.malloc_started(size, attrs, pm_bitmask);
-    scope (exit)
-        gc.stats.malloc_finished(p);
-
-    void *p = null;
-    Bins bin;
-
-    if (opts.options.sentinel)
-        size += SENTINEL_EXTRA;
-
-    bool has_pm = has_pointermap(attrs);
-    if (has_pm)
-        size += size_t.sizeof;
-
-    // Compute size bin
-    // Cache previous binsize lookup - Dave Fladebo.
-    static size_t lastsize = -1;
-    static Bins lastbin;
-    if (size == lastsize)
-        bin = lastbin;
-    else
-    {
-        bin = findBin(size);
-        lastsize = size;
-        lastbin = bin;
-    }
-
-    size_t capacity; // to figure out where to store the bitmask
-    if (bin < B_PAGE)
-    {
-        p = gc.free_list[bin];
-        if (p is null)
-        {
-            if (!allocPage(bin) && !gc.disabled)   // try to find a new page
-            {
-                if (!thread_needLock())
-                {
-                    /* Then we haven't locked it yet. Be sure
-                     * and gc.lock for a collection, since a finalizer
-                     * may start a new thread.
-                     */
-                    synchronized (gc.lock)
-                    {
-                        fullcollectshell();
-                    }
-                }
-                else if (!fullcollectshell())       // collect to find a new page
-                {
-                    //newPool(1);
-                }
-            }
-            if (!gc.free_list[bin] && !allocPage(bin))
-            {
-                newPool(1);         // allocate new pool to find a new page
-                int result = allocPage(bin);
-                if (!result)
-                    onOutOfMemoryError();
-            }
-            p = gc.free_list[bin];
-        }
-        capacity = binsize[bin];
+        capacity = binsize[bin];
 
         // Return next item from free list
-        gc.free_list[bin] = (cast(List*)p).next;
+        List* list = cast(List*) p;
+        assert ((cast(byte*)list) >= list.pool.baseAddr);
+        assert ((cast(byte*)list) < list.pool.topAddr);
+        gc.free_list[bin] = list.next;
+        pool = list.pool;
         if (!(attrs & BlkAttr.NO_SCAN))
             memset(p + size, 0, capacity - size);
         if (opts.options.mem_stomp)
@@ -1516,9 +1310,10 @@ private void *mallocNoSync(size_t size, uint attrs, size_t* pm_bitmask)
     }
     else
     {
-        p = bigAlloc(size);
+        p = bigAlloc(size, pool);
         if (!p)
             onOutOfMemoryError();
+        assert (pool !is null);
         // Round the size up to the number of pages needed to store it
         size_t npages = (size + PAGESIZE - 1) / PAGESIZE;
         capacity = npages * PAGESIZE;
@@ -1539,83 +1334,42 @@ private void *mallocNoSync(size_t size, uint attrs, size_t* pm_bitmask)
     }
 
     if (attrs)
-    {
-        Pool *pool = findPool(p);
-        assert(pool);
-
         setAttr(pool, cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16, attrs);
-    }
-    return p;
-}
 
-
-/**
- *
- */
-void *calloc(size_t size, uint attrs, PointerMap ptrmap)
-{
-    if (!size)
-    {
-        return null;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return callocNoSync(size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return callocNoSync(size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
-    }
+    return p;
 }
 
 
 //
 //
 //
-private void *callocNoSync(size_t size, uint attrs, size_t* pm_bitmask)
+private void *calloc(size_t size, uint attrs, size_t* pm_bitmask)
 {
     assert(size != 0);
 
-    void *p = mallocNoSync(size, attrs, pm_bitmask);
+    void *p = malloc(size, attrs, pm_bitmask);
     memset(p, 0, size);
     return p;
 }
 
 
-/**
- *
- */
-void *realloc(void *p, size_t size, uint attrs, PointerMap ptrmap)
-{
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return reallocNoSync(p, size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return reallocNoSync(p, size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
-    }
-}
-
-
 //
 //
 //
-private void *reallocNoSync(void *p, size_t size, uint attrs,
+private void *realloc(void *p, size_t size, uint attrs,
         size_t* pm_bitmask)
 {
     if (!size)
     {
         if (p)
         {
-            freeNoSync(p);
+            free(p);
             p = null;
         }
     }
     else if (!p)
     {
-        p = mallocNoSync(size, attrs, pm_bitmask);
+        p = malloc(size, attrs, pm_bitmask);
     }
     else
     {
@@ -1632,8 +1386,8 @@ private void *reallocNoSync(void *p, size_t size, uint attrs,
         else
             attrs = getAttr(pool, bit_i);
 
-        void* blk_base_addr = findBase(p);
-        size_t blk_size = findSize(p);
+        void* blk_base_addr = pool.findBase(p);
+        size_t blk_size = pool.findSize(p);
         bool has_pm = has_pointermap(attrs);
         size_t pm_bitmask_size = 0;
         if (has_pm) {
@@ -1652,7 +1406,7 @@ private void *reallocNoSync(void *p, size_t size, uint attrs,
             size_t sentinel_stored_size = *sentinel_size(p);
             if (sentinel_stored_size != size)
             {
-                void* p2 = mallocNoSync(size, attrs, pm_bitmask);
+                void* p2 = malloc(size, attrs, pm_bitmask);
                 if (sentinel_stored_size < size)
                     size = sentinel_stored_size;
                 cstring.memcpy(p2, p, size);
@@ -1674,17 +1428,17 @@ private void *reallocNoSync(void *p, size_t size, uint attrs,
                 if (newsz < psz)
                 {
                     // Shrink in place
-                    synchronized (gc.lock)
-                    {
-                        if (opts.options.mem_stomp)
-                            memset(p + size - pm_bitmask_size, 0xF2,
-                                    blk_size - size - pm_bitmask_size);
-                        pool.freePages(pagenum + newsz, psz - newsz);
-                    }
+                    if (opts.options.mem_stomp)
+                        memset(p + size - pm_bitmask_size, 0xF2,
+                                blk_size - size - pm_bitmask_size);
+                    pool.freePages(pagenum + newsz, psz - newsz);
+                    auto new_blk_size = (PAGESIZE * newsz);
+                    // update the size cache, assuming that is very likely the
+                    // size of this block will be queried in the near future
+                    pool.update_cache(p, new_blk_size);
                     if (has_pm) {
-                        auto end_of_blk = cast(size_t**)(
-                                blk_base_addr + (PAGESIZE * newsz) -
-                                pm_bitmask_size);
+                        auto end_of_blk = cast(size_t**)(blk_base_addr +
+                                new_blk_size - pm_bitmask_size);
                         *end_of_blk = pm_bitmask;
                     }
                     return p;
@@ -1692,35 +1446,36 @@ private void *reallocNoSync(void *p, size_t size, uint attrs,
                 else if (pagenum + newsz <= pool.npages)
                 {
                     // Attempt to expand in place
-                    synchronized (gc.lock)
+                    for (size_t i = pagenum + psz; 1;)
                     {
-                        for (size_t i = pagenum + psz; 1;)
+                        if (i == pagenum + newsz)
                         {
-                            if (i == pagenum + newsz)
-                            {
-                                if (opts.options.mem_stomp)
-                                    memset(p + blk_size - pm_bitmask_size,
-                                            0xF0, size - blk_size
-                                            - pm_bitmask_size);
-                                memset(pool.pagetable + pagenum +
-                                        psz, B_PAGEPLUS, newsz - psz);
-                                if (has_pm) {
-                                    auto end_of_blk = cast(size_t**)(
-                                            blk_base_addr +
-                                            (PAGESIZE * newsz) -
-                                            pm_bitmask_size);
-                                    *end_of_blk = pm_bitmask;
-                                }
-                                return p;
+                            if (opts.options.mem_stomp)
+                                memset(p + blk_size - pm_bitmask_size,
+                                        0xF0, size - blk_size
+                                        - pm_bitmask_size);
+                            memset(pool.pagetable + pagenum +
+                                    psz, B_PAGEPLUS, newsz - psz);
+                            auto new_blk_size = (PAGESIZE * newsz);
+                            // update the size cache, assuming that is very
+                            // likely the size of this block will be queried in
+                            // the near future
+                            pool.update_cache(p, new_blk_size);
+                            if (has_pm) {
+                                auto end_of_blk = cast(size_t**)(
+                                        blk_base_addr + new_blk_size -
+                                        pm_bitmask_size);
+                                *end_of_blk = pm_bitmask;
                             }
-                            if (i == pool.npages)
-                            {
-                                break;
-                            }
-                            if (pool.pagetable[i] != B_FREE)
-                                break;
-                            i++;
+                            return p;
                         }
+                        if (i == pool.npages)
+                        {
+                            break;
+                        }
+                        if (pool.pagetable[i] != B_FREE)
+                            break;
+                        i++;
                     }
                 }
             }
@@ -1729,7 +1484,7 @@ private void *reallocNoSync(void *p, size_t size, uint attrs,
             {
                 size -= pm_bitmask_size;
                 blk_size -= pm_bitmask_size;
-                void* p2 = mallocNoSync(size, attrs, pm_bitmask);
+                void* p2 = malloc(size, attrs, pm_bitmask);
                 if (blk_size < size)
                     size = blk_size;
                 cstring.memcpy(p2, p, size);
@@ -1743,30 +1498,14 @@ private void *reallocNoSync(void *p, size_t size, uint attrs,
 
 /**
  * Attempt to in-place enlarge the memory block pointed to by p by at least
- * minbytes beyond its current capacity, up to a maximum of maxsize.  This
+ * min_size beyond its current capacity, up to a maximum of max_size.  This
  * does not attempt to move the memory block (like realloc() does).
  *
  * Returns:
  *  0 if could not extend p,
  *  total size of entire memory block if successful.
  */
-size_t extend(void* p, size_t minsize, size_t maxsize)
-{
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return extendNoSync(p, minsize, maxsize);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return extendNoSync(p, minsize, maxsize);
-    }
-}
-
-
-//
-//
-//
-private size_t extendNoSync(void* p, size_t minsize, size_t maxsize)
+private size_t extend(void* p, size_t minsize, size_t maxsize)
 in
 {
     assert( minsize <= maxsize );
@@ -1784,8 +1523,8 @@ body
     auto bit_i = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
     uint attrs = getAttr(pool, bit_i);
 
-    void* blk_base_addr = findBase(p);
-    size_t blk_size = findSize(p);
+    void* blk_base_addr = pool.findBase(p);
+    size_t blk_size = pool.findSize(p);
     bool has_pm = has_pointermap(attrs);
     size_t* pm_bitmask = null;
     size_t pm_bitmask_size = 0;
@@ -1833,6 +1572,9 @@ body
     memset(pool.pagetable + pagenum + psz, B_PAGEPLUS, sz);
     gc.p_cache = null;
     gc.size_cache = 0;
+    // update the size cache, assuming that is very likely the size of this
+    // block will be queried in the near future
+    pool.update_cache(p, new_size);
 
     if (has_pm) {
         new_size -= size_t.sizeof;
@@ -1843,52 +1585,10 @@ body
 }
 
 
-/**
- *
- */
-size_t reserve(size_t size)
-{
-    if (!size)
-    {
-        return 0;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return reserveNoSync(size);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return reserveNoSync(size);
-    }
-}
-
-
-/**
- *
- */
-void free(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return freeNoSync(p);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return freeNoSync(p);
-    }
-}
-
-
 //
 //
 //
-private void freeNoSync(void *p)
+private void free(void *p)
 {
     assert (p);
 
@@ -1920,83 +1620,29 @@ private void freeNoSync(void *p)
         if (opts.options.mem_stomp)
             memset(p, 0xF2, npages * PAGESIZE);
         pool.freePages(pagenum, npages);
+        // just in case we were caching this pointer
+        pool.clear_cache(p);
     }
     else
     {
         // Add to free list
-        List *list = cast(List*)p;
+        List* list = cast(List*) p;
 
         if (opts.options.mem_stomp)
             memset(p, 0xF2, binsize[bin]);
 
         list.next = gc.free_list[bin];
+        list.pool = pool;
         gc.free_list[bin] = list;
     }
 }
 
 
-/**
- * Determine the base address of the block containing p.  If p is not a gc
- * allocated pointer, return null.
- */
-void* addrOf(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return null;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return addrOfNoSync(p);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return addrOfNoSync(p);
-    }
-}
-
-
-//
-//
-//
-void* addrOfNoSync(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return null;
-    }
-
-    return findBase(p);
-}
-
-
 /**
  * Determine the allocated size of pointer p.  If p is an interior pointer
  * or not a gc allocated pointer, return 0.
  */
-size_t sizeOf(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return 0;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return sizeOfNoSync(p);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return sizeOfNoSync(p);
-    }
-}
-
-
-//
-//
-//
-private size_t sizeOfNoSync(void *p)
+private size_t sizeOf(void *p)
 {
     assert (p);
 
@@ -2010,7 +1656,7 @@ private size_t sizeOfNoSync(void *p)
     auto biti = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
     uint attrs = getAttr(pool, biti);
 
-    size_t size = findSize(p);
+    size_t size = pool.findSize(p);
     size_t pm_bitmask_size = 0;
     if (has_pointermap(attrs))
         pm_bitmask_size = size_t.sizeof;
@@ -2043,67 +1689,12 @@ private size_t sizeOfNoSync(void *p)
 }
 
 
-/**
- * Determine the base address of the block containing p.  If p is not a gc
- * allocated pointer, return null.
- */
-BlkInfo query(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        BlkInfo i;
-        return  i;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        return queryNoSync(p);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        return queryNoSync(p);
-    }
-}
-
-
-//
-//
-//
-BlkInfo queryNoSync(void *p)
-{
-    assert(p);
-
-    return getInfo(p);
-}
-
-
 /**
  * Verify that pointer p:
  *  1) belongs to this memory pool
  *  2) points to the start of an allocated piece of memory
  *  3) is not on a free list
  */
-void check(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        checkNoSync(p);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        checkNoSync(p);
-    }
-}
-
-
-//
-//
-//
 private void checkNoSync(void *p)
 {
     assert(p);
@@ -2132,9 +1723,7 @@ private void checkNoSync(void *p)
             if (bin < B_PAGE)
             {
                 // Check that p is not on a free list
-                List *list;
-
-                for (list = gc.free_list[bin]; list; list = list.next)
+                for (List* list = gc.free_list[bin]; list; list = list.next)
                 {
                     assert(cast(void*)list != p);
                 }
@@ -2168,180 +1757,13 @@ private void setStackBottom(void *p)
 }
 
 
-/**
- * add p to list of roots
- */
-void addRoot(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        if (gc.roots.append(p) is null)
-            onOutOfMemoryError();
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        if (gc.roots.append(p) is null)
-            onOutOfMemoryError();
-    }
-}
-
-
-/**
- * remove p from list of roots
- */
-void removeRoot(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return;
-    }
-
-    bool r;
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        r = gc.roots.remove(p);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        r = gc.roots.remove(p);
-    }
-    assert (r);
-}
-
-
-/**
- * add range to scan for roots
- */
-void addRange(void *p, size_t sz)
-{
-    if (!p || !sz)
-    {
-        return;
-    }
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        if (gc.ranges.append(Range(p, p+sz)) is null)
-            onOutOfMemoryError();
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        if (gc.ranges.append(Range(p, p+sz)) is null)
-            onOutOfMemoryError();
-    }
-}
-
-
-/**
- * remove range
- */
-void removeRange(void *p)
-{
-    if (!p)
-    {
-        return;
-    }
-
-    bool r;
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        r = gc.ranges.remove(Range(p, null));
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        r = gc.ranges.remove(Range(p, null));
-    }
-    assert (r);
-}
-
-
-/**
- * do full garbage collection
- */
-void fullCollect()
-{
-
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        fullcollectshell();
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        fullcollectshell();
-    }
-
-    version (none)
-    {
-        GCStats stats;
-        getStats(stats);
-    }
-
-}
-
-
-/**
- * do full garbage collection ignoring roots
- */
-void fullCollectNoStack()
-{
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        gc.no_stack++;
-        fullcollectshell();
-        gc.no_stack--;
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        gc.no_stack++;
-        fullcollectshell();
-        gc.no_stack--;
-    }
-}
-
-
-/**
- * minimize free space usage
- */
-void minimize()
-{
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        minimizeNoSync();
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        minimizeNoSync();
-    }
-}
-
-
 /**
  * Retrieve statistics about garbage collection.
  * Useful for debugging and tuning.
  */
-void getStats(out GCStats stats)
-{
-    if (!thread_needLock())
-    {
-        getStatsNoSync(stats);
-    }
-    else synchronized (gc.lock)
-    {
-        getStatsNoSync(stats);
-    }
-}
-
-
-//
-//
-//
-private void getStatsNoSync(out GCStats stats)
+private GCStats getStats()
 {
+    GCStats stats;
     size_t psize = 0;
     size_t usize = 0;
     size_t flsize = 0;
@@ -2349,8 +1771,6 @@ private void getStatsNoSync(out GCStats stats)
     size_t n;
     size_t bsize = 0;
 
-    memset(&stats, 0, GCStats.sizeof);
-
     for (n = 0; n < gc.pools.length; n++)
     {
         Pool* pool = gc.pools[n];
@@ -2369,7 +1789,7 @@ private void getStatsNoSync(out GCStats stats)
 
     for (n = 0; n < B_PAGE; n++)
     {
-        for (List *list = gc.free_list[n]; list; list = list.next)
+        for (Listlist = gc.free_list[n]; list; list = list.next)
             flsize += binsize[n];
     }
 
@@ -2378,19 +1798,11 @@ private void getStatsNoSync(out GCStats stats)
     stats.poolsize = psize;
     stats.usedsize = bsize - flsize;
     stats.freelistsize = flsize;
+    return stats;
 }
 
 /******************* weak-reference support *********************/
 
-// call locked if necessary
-private T locked(T)(in T delegate() code)
-{
-    if (thread_needLock)
-        synchronized(gc.lock) return code();
-    else
-       return code();
-}
-
 private struct WeakPointer
 {
     Object reference;
@@ -2401,7 +1813,9 @@ private struct WeakPointer
         // lock for memory consistency (parallel readers)
         // also ensures that weakpointerDestroy can be called while another
         // thread is freeing the reference with "delete"
-        locked!(void)({ reference = null; });
+        return locked!(void, () {
+            reference = null;
+        })();
     }
 }
 
@@ -2438,10 +1852,10 @@ void weakpointerDestroy( void* p )
         auto wp = cast(WeakPointer*)p;
         // must be extra careful about the GC or parallel threads
         // finalizing the reference at the same time
-        locked!(void)({
-               if (wp.reference)
-                   rt_detachDisposeEvent(wp.reference, &wp.ondestroy);
-              });
+        return locked!(void, () {
+            if (wp.reference)
+                rt_detachDisposeEvent(wp.reference, &wp.ondestroy);
+        })();
         cstdlib.free(wp);
     }
 }
@@ -2459,9 +1873,9 @@ Object weakpointerGet( void* p )
         // that'd require core.sync.Atomic and lots of care about memory
         // consistency it's an optional optimization see
         // http://dsource.org/projects/tango/browser/trunk/user/tango/core/Lifetime.d?rev=5100#L158
-        return locked!(Object)({
-              return (cast(WeakPointer*)p).reference;
-              });
+        return locked!(Object, () {
+            return (cast(WeakPointer*)p).reference;
+        })();
         }
 }
 
@@ -2482,12 +1896,29 @@ struct Pool
     size_t npages;
     ubyte* pagetable;
 
+    /// Cache for findSize()
+    size_t cached_size;
+    void* cached_ptr;
+
+    void clear_cache(void* ptr = null)
+    {
+        if (ptr is null || ptr is this.cached_ptr) {
+            this.cached_ptr = null;
+            this.cached_size = 0;
+        }
+    }
+
+    void update_cache(void* ptr, size_t size)
+    {
+        this.cached_ptr = ptr;
+        this.cached_size = size;
+    }
 
     void initialize(size_t npages)
     {
         size_t poolsize = npages * PAGESIZE;
         assert(poolsize >= POOLSIZE);
-        baseAddr = cast(byte *) alloc.os_mem_map(poolsize);
+        baseAddr = cast(byte *) os.alloc(poolsize);
 
         // Some of the code depends on page alignment of memory pools
         assert((cast(size_t)baseAddr & (PAGESIZE - 1)) == 0);
@@ -2497,13 +1928,20 @@ struct Pool
             npages = 0;
             poolsize = 0;
         }
-        //assert(baseAddr);
         topAddr = baseAddr + poolsize;
 
-        mark.alloc(cast(size_t)poolsize / 16);
-        scan.alloc(cast(size_t)poolsize / 16);
-        freebits.alloc(cast(size_t)poolsize / 16);
-        noscan.alloc(cast(size_t)poolsize / 16);
+        size_t nbits = cast(size_t)poolsize / 16;
+
+        // if the GC will run in parallel in a fork()ed process, we need to
+        // share the mark bits
+        os.Vis vis = os.Vis.PRIV;
+        if (opts.options.fork)
+            vis = os.Vis.SHARED;
+        mark.alloc(nbits, vis); // shared between mark and sweep
+        freebits.alloc(nbits, vis); // ditto
+        scan.alloc(nbits); // only used in the mark phase
+        finals.alloc(nbits); // mark phase *MUST* have a snapshot
+        noscan.alloc(nbits); // ditto
 
         pagetable = cast(ubyte*) cstdlib.malloc(npages);
         if (!pagetable)
@@ -2522,7 +1960,7 @@ struct Pool
 
             if (npages)
             {
-                result = alloc.os_mem_unmap(baseAddr, npages * PAGESIZE);
+                result = os.dealloc(baseAddr, npages * PAGESIZE);
                 assert(result);
                 npages = 0;
             }
@@ -2534,9 +1972,12 @@ struct Pool
         if (pagetable)
             cstdlib.free(pagetable);
 
-        mark.Dtor();
+        os.Vis vis = os.Vis.PRIV;
+        if (opts.options.fork)
+            vis = os.Vis.SHARED;
+        mark.Dtor(vis);
+        freebits.Dtor(vis);
         scan.Dtor();
-        freebits.Dtor();
         finals.Dtor();
         noscan.Dtor();
     }
@@ -2604,6 +2045,52 @@ struct Pool
     }
 
 
+    /**
+     * Find base address of block containing pointer p.
+     * Returns null if the pointer doesn't belong to this pool
+     */
+    void* findBase(void *p)
+    {
+        size_t offset = cast(size_t)(p - this.baseAddr);
+        size_t pagenum = offset / PAGESIZE;
+        Bins bin = cast(Bins)this.pagetable[pagenum];
+        // Adjust bit to be at start of allocated memory block
+        if (bin <= B_PAGE)
+            return this.baseAddr + (offset & notbinsize[bin]);
+        if (bin == B_PAGEPLUS) {
+            do {
+                --pagenum, offset -= PAGESIZE;
+            } while (cast(Bins)this.pagetable[pagenum] == B_PAGEPLUS);
+            return this.baseAddr + (offset & (offset.max ^ (PAGESIZE-1)));
+        }
+        // we are in a B_FREE page
+        return null;
+    }
+
+
+    /**
+     * Find size of pointer p.
+     * Returns 0 if p doesn't belong to this pool if if it's block size is less
+     * than a PAGE.
+     */
+    size_t findSize(void *p)
+    {
+        size_t pagenum = cast(size_t)(p - this.baseAddr) / PAGESIZE;
+        Bins bin = cast(Bins)this.pagetable[pagenum];
+        if (bin != B_PAGE)
+            return binsize[bin];
+        if (this.cached_ptr == p)
+            return this.cached_size;
+        size_t i = pagenum + 1;
+        for (; i < this.npages; i++)
+            if (this.pagetable[i] != B_PAGEPLUS)
+                break;
+        this.cached_ptr = p;
+        this.cached_size = (i - pagenum) * PAGESIZE;
+        return this.cached_size;
+    }
+
+
     /**
      * Used for sorting pools
      */
@@ -2640,8 +2127,9 @@ void sentinel_init(void *p, size_t size)
 
 void sentinel_Invariant(void *p)
 {
-    assert(*sentinel_pre(p) == SENTINEL_PRE);
-    assert(*sentinel_post(p) == SENTINEL_POST);
+    if (*sentinel_pre(p) != SENTINEL_PRE ||
+            *sentinel_post(p) != SENTINEL_POST)
+        cstdlib.abort();
 }
 
 
@@ -2663,27 +2151,27 @@ void *sentinel_sub(void *p)
 
 private int _termCleanupLevel=1;
 
+extern (C):
+
 /// sets the cleanup level done by gc
-/// (0: none, 1: fullCollect, 2: fullCollectNoStack (might crash daemonThreads))
+/// 0: none
+/// 1: fullCollect
+/// 2: fullCollect ignoring stack roots (might crash daemonThreads)
 /// result !=0 if the value was invalid
-extern (C) int gc_setTermCleanupLevel(int cLevel){
+int gc_setTermCleanupLevel(int cLevel)
+{
     if (cLevel<0 || cLevel>2) return cLevel;
     _termCleanupLevel=cLevel;
     return 0;
 }
 
 /// returns the cleanup level done by gc
-extern (C) int gc_getTermCleanupLevel(){
+int gc_getTermCleanupLevel()
+{
     return _termCleanupLevel;
 }
 
-version (DigitalMars) version(OSX) {
-    extern(C) void _d_osx_image_init();
-}
-
-extern (C) void thread_init();
-
-extern (C) void gc_init()
+void gc_init()
 {
     scope (exit) assert (Invariant());
     gc = cast(GC*) cstdlib.calloc(1, GC.sizeof);
@@ -2697,7 +2185,7 @@ extern (C) void gc_init()
     thread_init();
 }
 
-extern (C) void gc_term()
+void gc_term()
 {
     assert (Invariant());
     if (_termCleanupLevel<1) {
@@ -2714,163 +2202,262 @@ extern (C) void gc_term()
         //       I'm disabling cleanup for now until I can think about it some
         //       more.
         //
-        fullCollectNoStack(); // not really a 'collect all' -- still scans
-                                  // static data area, roots, and ranges.
+        // not really a 'collect all' -- still scans static data area, roots,
+        // and ranges.
+        return locked!(void, () {
+            gc.no_stack++;
+            fullcollectshell();
+            gc.no_stack--;
+        })();
     } else {
         // default (safe) clenup
-        fullCollect();
+        return locked!(void, () {
+            fullcollectshell();
+        })();
     }
 }
 
-extern (C) void gc_enable()
+void gc_enable()
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    enable();
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        assert (gc.disabled > 0);
+        gc.disabled--;
+    })();
 }
 
-extern (C) void gc_disable()
+void gc_disable()
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    disable();
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        gc.disabled++;
+    })();
 }
 
-extern (C) void gc_collect()
+void gc_collect()
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    fullCollect();
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        fullcollectshell();
+    })();
 }
 
 
-extern (C) void gc_minimize()
+void gc_minimize()
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    minimize();
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        minimize();
+    })();
 }
 
-extern (C) uint gc_getAttr( void* p )
+uint gc_getAttr(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return getAttr(p);
+    if (p is null)
+        return 0;
+    return locked!(uint, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        Pool* pool = findPool(p);
+        if (pool is null)
+            return 0u;
+        auto bit_i = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
+        return getAttr(pool, bit_i);
+    })();
 }
 
-extern (C) uint gc_setAttr( void* p, uint a )
+uint gc_setAttr(void* p, uint attrs)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return setAttr(p, a);
+    if (p is null)
+        return 0;
+    return locked!(uint, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        Pool* pool = findPool(p);
+        if (pool is null)
+            return 0u;
+        auto bit_i = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
+        uint old_attrs = getAttr(pool, bit_i);
+        setAttr(pool, bit_i, attrs);
+        return old_attrs;
+    })();
 }
 
-extern (C) uint gc_clrAttr( void* p, uint a )
+uint gc_clrAttr(void* p, uint attrs)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return clrAttr(p, a);
+    if (p is null)
+        return 0;
+    return locked!(uint, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        Pool* pool = findPool(p);
+        if (pool is null)
+            return 0u;
+        auto bit_i = cast(size_t)(p - pool.baseAddr) / 16;
+        uint old_attrs = getAttr(pool, bit_i);
+        clrAttr(pool, bit_i, attrs);
+        return old_attrs;
+    })();
 }
 
-extern (C) void* gc_malloc(size_t sz, uint attrs = 0,
+void* gc_malloc(size_t size, uint attrs = 0,
         PointerMap ptrmap = PointerMap.init)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return malloc(sz, attrs, ptrmap);
+    if (size == 0)
+        return null;
+    return locked!(void*, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return malloc(size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
+    })();
 }
 
-extern (C) void* gc_calloc(size_t sz, uint attrs = 0,
+void* gc_calloc(size_t size, uint attrs = 0,
         PointerMap ptrmap = PointerMap.init)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return calloc(sz, attrs, ptrmap);
+    if (size == 0)
+        return null;
+    return locked!(void*, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return calloc(size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
+    })();
 }
 
-extern (C) void* gc_realloc(void* p, size_t sz, uint attrs = 0,
+void* gc_realloc(void* p, size_t size, uint attrs = 0,
         PointerMap ptrmap = PointerMap.init)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return realloc(p, sz, attrs, ptrmap);
+    return locked!(void*, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return realloc(p, size, attrs, ptrmap.bits.ptr);
+    })();
 }
 
-extern (C) size_t gc_extend( void* p, size_t mx, size_t sz )
+size_t gc_extend(void* p, size_t min_size, size_t max_size)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return extend(p, mx, sz);
+    return locked!(size_t, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return extend(p, min_size, max_size);
+    })();
 }
 
-extern (C) size_t gc_reserve( size_t sz )
+size_t gc_reserve(size_t size)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return reserve(sz);
+    if (size == 0)
+        return 0;
+    return locked!(size_t, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return reserve(size);
+    })();
 }
 
-extern (C) void gc_free( void* p )
+void gc_free(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    free(p);
+    if (p is null)
+        return;
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        free(p);
+    })();
 }
 
-extern (C) void* gc_addrOf( void* p )
+void* gc_addrOf(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return addrOf(p);
+    if (p is null)
+        return null;
+    return locked!(void*, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        Pool* pool = findPool(p);
+        if (pool is null)
+            return null;
+        return pool.findBase(p);
+    })();
 }
 
-extern (C) size_t gc_sizeOf( void* p )
+size_t gc_sizeOf(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return sizeOf(p);
+    if (p is null)
+        return 0;
+    return locked!(size_t, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return sizeOf(p);
+    })();
 }
 
-extern (C) BlkInfo gc_query( void* p )
+BlkInfo gc_query(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    return query(p);
+    if (p is null)
+        return BlkInfo.init;
+    return locked!(BlkInfo, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return getInfo(p);
+    })();
 }
 
 // NOTE: This routine is experimental.  The stats or function name may change
 //       before it is made officially available.
-extern (C) GCStats gc_stats()
+GCStats gc_stats()
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    GCStats stats = void;
-    getStats(stats);
-    return stats;
+    return locked!(GCStats, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        return getStats();
+    })();
 }
 
-extern (C) void gc_addRoot( void* p )
+void gc_addRoot(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    addRoot(p);
+    if (p is null)
+        return;
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        if (gc.roots.append(p) is null)
+            onOutOfMemoryError();
+    })();
 }
 
-extern (C) void gc_addRange( void* p, size_t sz )
+void gc_addRange(void* p, size_t size)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    addRange(p, sz);
+    if (p is null || size == 0)
+        return;
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        if (gc.ranges.append(Range(p, p + size)) is null)
+            onOutOfMemoryError();
+    })();
 }
 
-extern (C) void gc_removeRoot( void *p )
+void gc_removeRoot(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    removeRoot(p);
+    if (p is null)
+        return;
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        bool r = gc.roots.remove(p);
+        assert (r);
+    })();
 }
 
-extern (C) void gc_removeRange( void *p )
+void gc_removeRange(void* p)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
-    removeRange(p);
+    if (p is null)
+        return;
+    return locked!(void, () {
+        assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+        bool r = gc.ranges.remove(Range(p, null));
+        assert (r);
+    })();
 }
 
-extern (C) void* gc_weakpointerCreate( Object r )
+void* gc_weakpointerCreate(Object r)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+    // weakpointers do their own locking
     return weakpointerCreate(r);
 }
 
-extern (C) void gc_weakpointerDestroy( void* wp )
+void gc_weakpointerDestroy(void* wp)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+    // weakpointers do their own locking
     weakpointerDestroy(wp);
 }
 
-extern (C) Object gc_weakpointerGet( void* wp )
+Object gc_weakpointerGet(void* wp)
 {
-    assert (Invariant()); scope (exit) assert (Invariant());
+    // weakpointers do their own locking
     return weakpointerGet(wp);
 }