package proc

// 统一共享内存区域布局（§13.1）。
//
// 之前的两块独立 memfd（StageContext 256KB + EvtRing ~320KB，fd 3/4）
// 合并为单一 memfd（fd 3），eventfd 独占 fd 4。
//
// 区域内按固定偏移定位各 segment，所有偏移相对段起始，跨进程 mmap 到
// 不同虚拟地址仍能正确解引用（§3.3 实验 2 已验证）。
//
// ┌──────────────────────────────────────────────────────┐
// │ SuperBlock 64B                                       │
// │   magic / version / generation / capacity / reserved │
// │   ctxOff / ctxSize / evtOff / evtSize                │
// ├──────────────────────────────────────────────────────┤
// │ StageContext segment  （内部布局不变）                │
// ├──────────────────────────────────────────────────────┤
// │ EvtRing segment       （内部布局不变）                │
// ├──────────────────────────────────────────────────────┤
// │ ToolCall lane  [§13.3]                               │
// ├──────────────────────────────────────────────────────┤
// │ InputCh lane  [§13.5]                                │
// ├──────────────────────────────────────────────────────┤
// │ OutputCh lane [§13.6]                                │
// ├──────────────────────────────────────────────────────┤
// │ Dynamic Arena                                        │
// └──────────────────────────────────────────────────────┘

import (
	"fmt"
	"sync/atomic"
	"unsafe"
)

const (
	// unifiedMagic 标识统一共享内存区域。
	unifiedMagic   uint32 = 0x554D5352 // "UMSR" — Unified Memory Shared Region
	unifiedVersion uint32 = 1

	superBlockSize = 64 // SuperBlock 占前 64 字节
)

// SuperBlock 布局：64 字节，所有偏移相对区域起始。
//
// [0,4)   magic
// [4,8)   version
// [8,16)  generation（atomic uint64，resize 时 bump）
// [16,20) capacity（区域总字节数）
// [20,24) ctxOff（StageContext segment 偏移）
// [24,28) ctxSize（StageContext segment 字节数）
// [28,32) evtOff（EvtRing segment 偏移）
// [32,36) evtSize（EvtRing segment 字节数）
// [36,48) reserved（未来 lane 偏移/大小）
// [48,56) reserved
// [56,64) reserved（对齐到 8 字节）
const (
	sbOffMagic      = 0
	sbOffVersion    = 4
	sbOffGeneration = 8
	sbOffCapacity   = 16
	sbOffCtxOff     = 20
	sbOffCtxSize    = 24
	sbOffEvtOff     = 28
	sbOffEvtSize    = 32
	sbOffArenaOff   = 36 // 动态 arena 起始偏移
	sbOffArenaCap   = 40 // 动态 arena 总容量
	sbOffArenaUsed  = 44 // 动态 arena 已用字节（原子）
	sbOffReserved5  = 48
	sbOffReserved6  = 52
	sbOffReserved7  = 56
	sbOffReserved8  = 60
)

const unifiedArenaSize = 256 * 1024 // 默认动态 arena 256KB

// SharedRef 是跨进程共享内存描述符，替代内联 JSON 数据。
//
// 所有数据交换（工具调用参数/结果、Cleaner、输入/输出通道消息）
// 都通过 SharedRef 传递：RPC 只传 16 字节描述符，实际数据在共享内存中。
//
// Generation 防 ABA：扩容 remap 后旧描述符自动失效。
type SharedRef struct {
	Offset     uint32 // 相对区域起始的偏移
	Length     uint32 // 数据字节数
	Generation uint32 // 扩容后 bump
	Flags      uint32 // 保留，位 0 = 二进制，位 1 = JSON
}

const sharedRefSize = 16

func (r SharedRef) IsZero() bool {
	return r.Offset == 0 && r.Length == 0
}

// Slice 从共享内存中按 SharedRef 切片。data 必须是完整的 mmap 区域。
func (r SharedRef) Slice(data []byte) []byte {
	if r.IsZero() || int(r.Offset)+int(r.Length) > len(data) {
		return nil
	}
	return data[r.Offset : r.Offset+r.Length]
}

// unifiedRegion 统一共享内存区域的内核侧视图。
type unifiedRegion struct {
	data []byte

	ctxOff  uint32
	ctxSize uint32
	evtOff  uint32
	evtSize uint32

	arenaOff  uint32  // 动态 arena 起始偏移（相对 data）
	arenaCap  uint32  // 动态 arena 总容量
	arenaUsed *uint32 // 指向 SuperBlock 中的 arenaUsed 字段（原子 bump 游标）
}

// initUnifiedRegion 在 mmap 区域上初始化 SuperBlock + 两个 segment。
func initUnifiedRegion(data []byte, ctxTotal, evtTotal int) (*unifiedRegion, error) {
	cap := uint32(len(data))
	total := superBlockSize + ctxTotal + evtTotal
	if int(cap) < total {
		return nil, fmt.Errorf("unified: 区域过小（%d 字节，至少需要 %d）", cap, total)
	}

	ctxOff := uint32(superBlockSize)
	evtOff := ctxOff + uint32(ctxTotal)
	arenaOff := evtOff + uint32(evtTotal)
	arenaCap := cap - arenaOff

	putU32(data[sbOffMagic:], unifiedMagic)
	putU32(data[sbOffVersion:], unifiedVersion)
	putU64(data[sbOffGeneration:], 0)
	putU32(data[sbOffCapacity:], cap)
	putU32(data[sbOffCtxOff:], ctxOff)
	putU32(data[sbOffCtxSize:], uint32(ctxTotal))
	putU32(data[sbOffEvtOff:], evtOff)
	putU32(data[sbOffEvtSize:], uint32(evtTotal))
	putU32(data[sbOffArenaOff:], arenaOff)
	putU32(data[sbOffArenaCap:], arenaCap)
	putU32(data[sbOffArenaUsed:], 1)

	return &unifiedRegion{
		data:     data,
		ctxOff:   ctxOff,
		ctxSize:  uint32(ctxTotal),
		evtOff:   evtOff,
		evtSize:  uint32(evtTotal),
		arenaOff: arenaOff,
		arenaCap: arenaCap,
		arenaUsed: (*uint32)(unsafe.Pointer(
			uintptr(unsafe.Pointer(&data[0])) + uintptr(sbOffArenaUsed),
		)),
	}, nil
}

// attachUnifiedRegion 从已有 mmap 区域解析 SuperBlock（插件侧调用）。
func attachUnifiedRegion(data []byte) (*unifiedRegion, error) {
	if len(data) < superBlockSize {
		return nil, fmt.Errorf("unified: 区域过小（%d 字节）", len(data))
	}
	magic := getU32(data[sbOffMagic:])
	if magic != unifiedMagic {
		return nil, fmt.Errorf("unified: 魔数不匹配（0x%x，期望 0x%x）", magic, unifiedMagic)
	}
	ver := getU32(data[sbOffVersion:])
	if ver != unifiedVersion {
		return nil, fmt.Errorf("unified: 版本不匹配（%d，期望 %d）", ver, unifiedVersion)
	}
	ctxOff := getU32(data[sbOffCtxOff:])
	ctxSize := getU32(data[sbOffCtxSize:])
	evtOff := getU32(data[sbOffEvtOff:])
	evtSize := getU32(data[sbOffEvtSize:])

	arenaOff := getU32(data[sbOffArenaOff:])
	arenaCap := getU32(data[sbOffArenaCap:])

	if int(evtOff)+int(evtSize) > len(data) {
		return nil, fmt.Errorf("unified: EvtRing 越界（off=%d size=%d total=%d）", evtOff, evtSize, len(data))
	}

	return &unifiedRegion{
		data:     data,
		ctxOff:   ctxOff,
		ctxSize:  ctxSize,
		evtOff:   evtOff,
		evtSize:  evtSize,
		arenaOff: arenaOff,
		arenaCap: arenaCap,
		arenaUsed: (*uint32)(unsafe.Pointer(
			uintptr(unsafe.Pointer(&data[0])) + uintptr(sbOffArenaUsed),
		)),
	}, nil
}

func (r *unifiedRegion) generation() uint64 {
	return getU64(r.data[sbOffGeneration:])
}

func (r *unifiedRegion) bumpGeneration() uint64 {
	for {
		old := getU64(r.data[sbOffGeneration:])
		new := old + 1
		p := (*uint64)(unsafe.Pointer(&r.data[sbOffGeneration]))
		if atomic.CompareAndSwapUint64(p, old, new) {
			return new
		}
	}
}

func (r *unifiedRegion) ctxData() []byte {
	return r.data[r.ctxOff : r.ctxOff+r.ctxSize]
}

func (r *unifiedRegion) evtData() []byte {
	return r.data[r.evtOff : r.evtOff+r.evtSize]
}

func putU32(b []byte, v uint32) {
	b[0] = byte(v)
	b[1] = byte(v >> 8)
	b[2] = byte(v >> 16)
	b[3] = byte(v >> 24)
}

func getU32(b []byte) uint32 {
	return uint32(b[0]) | uint32(b[1])<<8 | uint32(b[2])<<16 | uint32(b[3])<<24
}

func putU64(b []byte, v uint64) {
	b[0] = byte(v)
	b[1] = byte(v >> 8)
	b[2] = byte(v >> 16)
	b[3] = byte(v >> 24)
	b[4] = byte(v >> 32)
	b[5] = byte(v >> 40)
	b[6] = byte(v >> 48)
	b[7] = byte(v >> 56)
}

func getU64(b []byte) uint64 {
	return uint64(b[0]) | uint64(b[1])<<8 | uint64(b[2])<<16 | uint64(b[3])<<24 |
		uint64(b[4])<<32 | uint64(b[5])<<40 | uint64(b[6])<<48 | uint64(b[7])<<56
}

// arenaAlloc 在动态 arena 中分配 n 字节，返回相对 arenaOff 的偏移。
// append-only，offset 0 保留给“空”语义。
func (r *unifiedRegion) arenaAlloc(n int) (uint32, error) {
	if n <= 0 {
		return 0, fmt.Errorf("arena: 非法分配长度 %d", n)
	}
	used := atomic.LoadUint32(r.arenaUsed)
	if used == 0 {
		used = 1
	}
	end := uint64(used) + uint64(n)
	if end > uint64(r.arenaCap) {
		return 0, fmt.Errorf("arena: 空间不足（需 %d，剩 %d）", n, uint64(r.arenaCap)-uint64(used))
	}
	atomic.StoreUint32(r.arenaUsed, uint32(end))
	return used, nil
}

// arenaWrite 把 b 写入动态 arena 并返回 SharedRef。
func (r *unifiedRegion) arenaWrite(b []byte) (SharedRef, error) {
	if len(b) == 0 {
		return SharedRef{}, nil
	}
	off, err := r.arenaAlloc(len(b))
	if err != nil {
		return SharedRef{}, err
	}
	base := r.arenaOff + off
	copy(r.data[base:base+uint32(len(b))], b)
	gen := uint32(r.generation())
	return SharedRef{Offset: base, Length: uint32(len(b)), Generation: gen}, nil
}

// arenaRead 按 SharedRef 读取数据。
func (r *unifiedRegion) arenaRead(ref SharedRef) []byte {
	return ref.Slice(r.data)
}

// arenaReset 压实后重置游标（仅在无活跃 slot 时调用）。
func (r *unifiedRegion) arenaReset() {
	atomic.StoreUint32(r.arenaUsed, 1)
}