/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
/*
 * Based on arch/arm/include/asm/cmpxchg.h
 *
 * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
 */
#ifndef __ASM_CMPXCHG_H
#define __ASM_CMPXCHG_H

#include <linux/build_bug.h>
#include <linux/compiler.h>

#include <asm/barrier.h>
#include <asm/lse.h>

/*
 * We need separate acquire parameters for ll/sc and lse, since the full
 * barrier case is generated as release+dmb for the former and
 * acquire+release for the latter.
 */
#define __XCHG_CASE(w, sfx, name, sz, mb, nop_lse, acq, acq_lse, rel, cl) \
static inline u##sz __xchg_case_##name##sz(u##sz x, volatile void *ptr)  \
{          \
 u##sz ret;        \
 unsigned long tmp;       \
          \
 asm volatile(ARM64_LSE_ATOMIC_INSN(     \
 /* LL/SC */ \
 " prfm pstl1strm, %2\n"     \
 "1: ld" #acq "xr" #sfx "\t%" #w "0, %2\n"    \
 " st" #rel "xr" #sfx "\t%w1, %" #w "3, %2\n"   \
 " cbnz %w1, 1b\n"      \
 " " #mb,        \
 /* LSE atomics */ \
 " swp" #acq_lse #rel #sfx "\t%" #w "3, %" #w "0, %2\n"  \
  __nops(3)       \
 " " #nop_lse)       \
 : "=&r" (ret), "=&r" (tmp), "+Q" (*(u##sz *)ptr)   \
 : "r" (x)        \
 : cl);         \
          \
 return ret;        \
}

__XCHG_CASE(w, b,     ,  8,        ,    ,  ,  ,  ,         )
__XCHG_CASE(w, h,     , 16,        ,    ,  ,  ,  ,         )
__XCHG_CASE(w,  ,     , 32,        ,    ,  ,  ,  ,         )
__XCHG_CASE( ,  ,     , 64,        ,    ,  ,  ,  ,         )
__XCHG_CASE(w, b, acq_,  8,        ,    , a, a,  , "memory")
__XCHG_CASE(w, h, acq_, 16,        ,    , a, a,  , "memory")
__XCHG_CASE(w,  , acq_, 32,        ,    , a, a,  , "memory")
__XCHG_CASE( ,  , acq_, 64,        ,    , a, a,  , "memory")
__XCHG_CASE(w, b, rel_,  8,        ,    ,  ,  , l, "memory")
__XCHG_CASE(w, h, rel_, 16,        ,    ,  ,  , l, "memory")
__XCHG_CASE(w,  , rel_, 32,        ,    ,  ,  , l, "memory")
__XCHG_CASE( ,  , rel_, 64,        ,    ,  ,  , l, "memory")
__XCHG_CASE(w, b,  mb_,  8, dmb ish, nop,  , a, l, "memory")
__XCHG_CASE(w, h,  mb_, 16, dmb ish, nop,  , a, l, "memory")
__XCHG_CASE(w,  ,  mb_, 32, dmb ish, nop,  , a, l, "memory")
__XCHG_CASE( ,  ,  mb_, 64, dmb ish, nop,  , a, l, "memory")

#undef __XCHG_CASE

#define __XCHG_GEN(sfx)       \
static __always_inline unsigned long     \
__arch_xchg##sfx(unsigned long x, volatile void *ptr, int size)  \
{         \
 switch (size) {       \
 case 1:        \
  return __xchg_case##sfx##_8(x, ptr);   \
 case 2:        \
  return __xchg_case##sfx##_16(x, ptr);   \
 case 4:        \
  return __xchg_case##sfx##_32(x, ptr);   \
 case 8:        \
  return __xchg_case##sfx##_64(x, ptr);   \
 default:       \
  BUILD_BUG();      \
 }        \
         \
 unreachable();       \
}

__XCHG_GEN()
__XCHG_GEN(_acq)
__XCHG_GEN(_rel)
__XCHG_GEN(_mb)

#undef __XCHG_GEN

#define __xchg_wrapper(sfx, ptr, x)     \
({         \
 __typeof__(*(ptr)) __ret;     \
 __ret = (__typeof__(*(ptr)))     \
  __arch_xchg##sfx((unsigned long)(x), (ptr), sizeof(*(ptr))); \
 __ret;        \
})

/* xchg */
#define arch_xchg_relaxed(...) __xchg_wrapper(    , __VA_ARGS__)
#define arch_xchg_acquire(...) __xchg_wrapper(_acq, __VA_ARGS__)
#define arch_xchg_release(...) __xchg_wrapper(_rel, __VA_ARGS__)
#define arch_xchg(...)  __xchg_wrapper( _mb, __VA_ARGS__)

#define __CMPXCHG_CASE(name, sz)   \
static inline u##sz __cmpxchg_case_##name##sz(volatile void *ptr, \
           u##sz old,  \
           u##sz new)  \
{         \
 return __lse_ll_sc_body(_cmpxchg_case_##name##sz,  \
    ptr, old, new);    \
}

__CMPXCHG_CASE(    ,  8)
__CMPXCHG_CASE(    , 16)
__CMPXCHG_CASE(    , 32)
__CMPXCHG_CASE(    , 64)
__CMPXCHG_CASE(acq_,  8)
__CMPXCHG_CASE(acq_, 16)
__CMPXCHG_CASE(acq_, 32)
__CMPXCHG_CASE(acq_, 64)
__CMPXCHG_CASE(rel_,  8)
__CMPXCHG_CASE(rel_, 16)
__CMPXCHG_CASE(rel_, 32)
__CMPXCHG_CASE(rel_, 64)
__CMPXCHG_CASE(mb_,  8)
__CMPXCHG_CASE(mb_, 16)
__CMPXCHG_CASE(mb_, 32)
__CMPXCHG_CASE(mb_, 64)

#undef __CMPXCHG_CASE

#define __CMPXCHG128(name)      \
static inline u128 __cmpxchg128##name(volatile u128 *ptr,  \
          u128 old, u128 new)  \
{         \
 return __lse_ll_sc_body(_cmpxchg128##name,   \
    ptr, old, new);    \
}

__CMPXCHG128(   )
__CMPXCHG128(_mb)

#undef __CMPXCHG128

#define __CMPXCHG_GEN(sfx)      \
static __always_inline unsigned long __cmpxchg##sfx(volatile void *ptr, \
        unsigned long old,  \
        unsigned long new,  \
        int size)   \
{         \
 switch (size) {       \
 case 1:        \
  return __cmpxchg_case##sfx##_8(ptr, old, new);  \
 case 2:        \
  return __cmpxchg_case##sfx##_16(ptr, old, new);  \
 case 4:        \
  return __cmpxchg_case##sfx##_32(ptr, old, new);  \
 case 8:        \
  return __cmpxchg_case##sfx##_64(ptr, old, new);  \
 default:       \
  BUILD_BUG();      \
 }        \
         \
 unreachable();       \
}

__CMPXCHG_GEN()
__CMPXCHG_GEN(_acq)
__CMPXCHG_GEN(_rel)
__CMPXCHG_GEN(_mb)

#undef __CMPXCHG_GEN

#define __cmpxchg_wrapper(sfx, ptr, o, n)    \
({         \
 __typeof__(*(ptr)) __ret;     \
 __ret = (__typeof__(*(ptr)))     \
  __cmpxchg##sfx((ptr), (unsigned long)(o),  \
    (unsigned long)(n), sizeof(*(ptr))); \
 __ret;        \
})

/* cmpxchg */
#define arch_cmpxchg_relaxed(...) __cmpxchg_wrapper(    , __VA_ARGS__)
#define arch_cmpxchg_acquire(...) __cmpxchg_wrapper(_acq, __VA_ARGS__)
#define arch_cmpxchg_release(...) __cmpxchg_wrapper(_rel, __VA_ARGS__)
#define arch_cmpxchg(...)  __cmpxchg_wrapper( _mb, __VA_ARGS__)
#define arch_cmpxchg_local  arch_cmpxchg_relaxed

/* cmpxchg64 */
#define arch_cmpxchg64_relaxed  arch_cmpxchg_relaxed
#define arch_cmpxchg64_acquire  arch_cmpxchg_acquire
#define arch_cmpxchg64_release  arch_cmpxchg_release
#define arch_cmpxchg64   arch_cmpxchg
#define arch_cmpxchg64_local  arch_cmpxchg_local

/* cmpxchg128 */
#define system_has_cmpxchg128()  1

#define arch_cmpxchg128(ptr, o, n)      \
({          \
 __cmpxchg128_mb((ptr), (o), (n));     \
})

#define arch_cmpxchg128_local(ptr, o, n)     \
({          \
 __cmpxchg128((ptr), (o), (n));      \
})

#define __CMPWAIT_CASE(w, sfx, sz)     \
static inline void __cmpwait_case_##sz(volatile void *ptr,  \
           unsigned long val)  \
{         \
 unsigned long tmp;      \
         \
 asm volatile(       \
 " sevl\n"       \
 " wfe\n"       \
 " ldxr" #sfx "\t%" #w "[tmp], %[v]\n"   \
 " eor %" #w "[tmp], %" #w "[tmp], %" #w "[val]\n" \
 " cbnz %" #w "[tmp], 1f\n"    \
 " wfe\n"       \
 "1:"        \
 : [tmp] "=&r" (tmp), [v] "+Q" (*(u##sz *)ptr)   \
 : [val] "r" (val));      \
}

__CMPWAIT_CASE(w, b, 8);
__CMPWAIT_CASE(w, h, 16);
__CMPWAIT_CASE(w,  , 32);
__CMPWAIT_CASE( ,  , 64);

#undef __CMPWAIT_CASE

#define __CMPWAIT_GEN(sfx)      \
static __always_inline void __cmpwait##sfx(volatile void *ptr,  \
      unsigned long val,   \
      int size)    \
{         \
 switch (size) {       \
 case 1:        \
  return __cmpwait_case##sfx##_8(ptr, (u8)val);  \
 case 2:        \
  return __cmpwait_case##sfx##_16(ptr, (u16)val);  \
 case 4:        \
  return __cmpwait_case##sfx##_32(ptr, val);  \
 case 8:        \
  return __cmpwait_case##sfx##_64(ptr, val);  \
 default:       \
  BUILD_BUG();      \
 }        \
         \
 unreachable();       \
}

__CMPWAIT_GEN()

#undef __CMPWAIT_GEN

#define __cmpwait_relaxed(ptr, val) \
 __cmpwait((ptr), (unsigned long)(val), sizeof(*(ptr)))

#endif /* __ASM_CMPXCHG_H */