59048dc0ada0df95b23583e0dfbba65d3c96768c
[ccan] / ccan / htable / htable.c
1 /* Licensed under LGPLv2+ - see LICENSE file for details */
2 #include <ccan/htable/htable.h>
3 #include <ccan/compiler/compiler.h>
4 #include <stdlib.h>
5 #include <limits.h>
6 #include <stdbool.h>
7 #include <assert.h>
8
9 /* We use 0x1 as deleted marker. */
10 #define HTABLE_DELETED (0x1)
11
12 /* We clear out the bits which are always the same, and put metadata there. */
13 static inline uintptr_t get_extra_ptr_bits(const struct htable *ht,
14                                            uintptr_t e)
15 {
16         return e & ht->common_mask;
17 }
18
19 static inline void *get_raw_ptr(const struct htable *ht, uintptr_t e)
20 {
21         return (void *)((e & ~ht->common_mask) | ht->common_bits);
22 }
23
24 static inline uintptr_t make_hval(const struct htable *ht,
25                                   const void *p, uintptr_t bits)
26 {
27         return ((uintptr_t)p & ~ht->common_mask) | bits;
28 }
29
30 static inline bool entry_is_valid(uintptr_t e)
31 {
32         return e > HTABLE_DELETED;
33 }
34
35 static inline uintptr_t get_hash_ptr_bits(const struct htable *ht,
36                                           size_t hash)
37 {
38         /* Shuffling the extra bits (as specified in mask) down the
39          * end is quite expensive.  But the lower bits are redundant, so
40          * we fold the value first. */
41         return (hash ^ (hash >> ht->bits))
42                 & ht->common_mask & ~ht->perfect_bit;
43 }
44
45 void htable_init(struct htable *ht,
46                  size_t (*rehash)(const void *elem, void *priv), void *priv)
47 {
48         struct htable empty = HTABLE_INITIALIZER(empty, NULL, NULL);
49         *ht = empty;
50         ht->rehash = rehash;
51         ht->priv = priv;
52         ht->table = &ht->perfect_bit;
53 }
54
55 bool htable_init_sized(struct htable *ht,
56                        size_t (*rehash)(const void *, void *),
57                        void *priv, size_t expect)
58 {
59         htable_init(ht, rehash, priv);
60
61         /* Don't go insane with sizing. */
62         for (ht->bits = 1; ((size_t)3 << ht->bits) / 4 < expect; ht->bits++) {
63                 if (ht->bits == 30)
64                         break;
65         }
66
67         ht->table = calloc(1 << ht->bits, sizeof(size_t));
68         if (!ht->table) {
69                 ht->table = &ht->perfect_bit;
70                 return false;
71         }
72         ht->max = ((size_t)3 << ht->bits) / 4;
73         ht->max_with_deleted = ((size_t)9 << ht->bits) / 10;
74
75         return true;
76 }
77         
78 void htable_clear(struct htable *ht)
79 {
80         if (ht->table != &ht->perfect_bit)
81                 free((void *)ht->table);
82         htable_init(ht, ht->rehash, ht->priv);
83 }
84
85 static size_t hash_bucket(const struct htable *ht, size_t h)
86 {
87         return h & ((1 << ht->bits)-1);
88 }
89
90 static void *htable_val(const struct htable *ht,
91                         struct htable_iter *i, size_t hash, uintptr_t perfect)
92 {
93         uintptr_t h2 = get_hash_ptr_bits(ht, hash) | perfect;
94
95         while (ht->table[i->off]) {
96                 if (ht->table[i->off] != HTABLE_DELETED) {
97                         if (get_extra_ptr_bits(ht, ht->table[i->off]) == h2)
98                                 return get_raw_ptr(ht, ht->table[i->off]);
99                 }
100                 i->off = (i->off + 1) & ((1 << ht->bits)-1);
101                 h2 &= ~perfect;
102         }
103         return NULL;
104 }
105
106 void *htable_firstval(const struct htable *ht,
107                       struct htable_iter *i, size_t hash)
108 {
109         i->off = hash_bucket(ht, hash);
110         return htable_val(ht, i, hash, ht->perfect_bit);
111 }
112
113 void *htable_nextval(const struct htable *ht,
114                      struct htable_iter *i, size_t hash)
115 {
116         i->off = (i->off + 1) & ((1 << ht->bits)-1);
117         return htable_val(ht, i, hash, 0);
118 }
119
120 void *htable_first(const struct htable *ht, struct htable_iter *i)
121 {
122         for (i->off = 0; i->off < (size_t)1 << ht->bits; i->off++) {
123                 if (entry_is_valid(ht->table[i->off]))
124                         return get_raw_ptr(ht, ht->table[i->off]);
125         }
126         return NULL;
127 }
128
129 void *htable_next(const struct htable *ht, struct htable_iter *i)
130 {
131         for (i->off++; i->off < (size_t)1 << ht->bits; i->off++) {
132                 if (entry_is_valid(ht->table[i->off]))
133                         return get_raw_ptr(ht, ht->table[i->off]);
134         }
135         return NULL;
136 }
137
138 /* This does not expand the hash table, that's up to caller. */
139 static void ht_add(struct htable *ht, const void *new, size_t h)
140 {
141         size_t i;
142         uintptr_t perfect = ht->perfect_bit;
143
144         i = hash_bucket(ht, h);
145
146         while (entry_is_valid(ht->table[i])) {
147                 perfect = 0;
148                 i = (i + 1) & ((1 << ht->bits)-1);
149         }
150         ht->table[i] = make_hval(ht, new, get_hash_ptr_bits(ht, h)|perfect);
151 }
152
153 static COLD bool double_table(struct htable *ht)
154 {
155         unsigned int i;
156         size_t oldnum = (size_t)1 << ht->bits;
157         uintptr_t *oldtable, e;
158
159         oldtable = ht->table;
160         ht->table = calloc(1 << (ht->bits+1), sizeof(size_t));
161         if (!ht->table) {
162                 ht->table = oldtable;
163                 return false;
164         }
165         ht->bits++;
166         ht->max = ((size_t)3 << ht->bits) / 4;
167         ht->max_with_deleted = ((size_t)9 << ht->bits) / 10;
168
169         /* If we lost our "perfect bit", get it back now. */
170         if (!ht->perfect_bit && ht->common_mask) {
171                 for (i = 0; i < sizeof(ht->common_mask) * CHAR_BIT; i++) {
172                         if (ht->common_mask & ((size_t)1 << i)) {
173                                 ht->perfect_bit = (size_t)1 << i;
174                                 break;
175                         }
176                 }
177         }
178
179         if (oldtable != &ht->perfect_bit) {
180                 for (i = 0; i < oldnum; i++) {
181                         if (entry_is_valid(e = oldtable[i])) {
182                                 void *p = get_raw_ptr(ht, e);
183                                 ht_add(ht, p, ht->rehash(p, ht->priv));
184                         }
185                 }
186                 free(oldtable);
187         }
188         ht->deleted = 0;
189         return true;
190 }
191
192 static COLD void rehash_table(struct htable *ht)
193 {
194         size_t start, i;
195         uintptr_t e;
196
197         /* Beware wrap cases: we need to start from first empty bucket. */
198         for (start = 0; ht->table[start]; start++);
199
200         for (i = 0; i < (size_t)1 << ht->bits; i++) {
201                 size_t h = (i + start) & ((1 << ht->bits)-1);
202                 e = ht->table[h];
203                 if (!e)
204                         continue;
205                 if (e == HTABLE_DELETED)
206                         ht->table[h] = 0;
207                 else if (!(e & ht->perfect_bit)) {
208                         void *p = get_raw_ptr(ht, e);
209                         ht->table[h] = 0;
210                         ht_add(ht, p, ht->rehash(p, ht->priv));
211                 }
212         }
213         ht->deleted = 0;
214 }
215
216 /* We stole some bits, now we need to put them back... */
217 static COLD void update_common(struct htable *ht, const void *p)
218 {
219         unsigned int i;
220         uintptr_t maskdiff, bitsdiff;
221
222         if (ht->elems == 0) {
223                 /* Always reveal one bit of the pointer in the bucket,
224                  * so it's not zero or HTABLE_DELETED (1), even if
225                  * hash happens to be 0.  Assumes (void *)1 is not a
226                  * valid pointer. */
227                 for (i = sizeof(uintptr_t)*CHAR_BIT - 1; i > 0; i--) {
228                         if ((uintptr_t)p & ((uintptr_t)1 << i))
229                                 break;
230                 }
231
232                 ht->common_mask = ~((uintptr_t)1 << i);
233                 ht->common_bits = ((uintptr_t)p & ht->common_mask);
234                 ht->perfect_bit = 1;
235                 return;
236         }
237
238         /* Find bits which are unequal to old common set. */
239         maskdiff = ht->common_bits ^ ((uintptr_t)p & ht->common_mask);
240
241         /* These are the bits which go there in existing entries. */
242         bitsdiff = ht->common_bits & maskdiff;
243
244         for (i = 0; i < (size_t)1 << ht->bits; i++) {
245                 if (!entry_is_valid(ht->table[i]))
246                         continue;
247                 /* Clear the bits no longer in the mask, set them as
248                  * expected. */
249                 ht->table[i] &= ~maskdiff;
250                 ht->table[i] |= bitsdiff;
251         }
252
253         /* Take away those bits from our mask, bits and perfect bit. */
254         ht->common_mask &= ~maskdiff;
255         ht->common_bits &= ~maskdiff;
256         ht->perfect_bit &= ~maskdiff;
257 }
258
259 bool htable_add(struct htable *ht, size_t hash, const void *p)
260 {
261         if (ht->elems+1 > ht->max && !double_table(ht))
262                 return false;
263         if (ht->elems+1 + ht->deleted > ht->max_with_deleted)
264                 rehash_table(ht);
265         assert(p);
266         if (((uintptr_t)p & ht->common_mask) != ht->common_bits)
267                 update_common(ht, p);
268
269         ht_add(ht, p, hash);
270         ht->elems++;
271         return true;
272 }
273
274 bool htable_del(struct htable *ht, size_t h, const void *p)
275 {
276         struct htable_iter i;
277         void *c;
278
279         for (c = htable_firstval(ht,&i,h); c; c = htable_nextval(ht,&i,h)) {
280                 if (c == p) {
281                         htable_delval(ht, &i);
282                         return true;
283                 }
284         }
285         return false;
286 }
287
288 void htable_delval(struct htable *ht, struct htable_iter *i)
289 {
290         assert(i->off < (size_t)1 << ht->bits);
291         assert(entry_is_valid(ht->table[i->off]));
292
293         ht->elems--;
294         ht->table[i->off] = HTABLE_DELETED;
295         ht->deleted++;
296 }