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[oota-llvm.git] / include / llvm / ADT / Hashing.h
1 //===-- llvm/ADT/Hashing.h - Utilities for hashing --------------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the newly proposed standard C++ interfaces for hashing
11 // arbitrary data and building hash functions for user-defined types. This
12 // interface was originally proposed in N3333[1] and is currently under review
13 // for inclusion in a future TR and/or standard.
14 //
15 // The primary interfaces provide are comprised of one type and three functions:
16 //
17 //  -- 'hash_code' class is an opaque type representing the hash code for some
18 //     data. It is the intended product of hashing, and can be used to implement
19 //     hash tables, checksumming, and other common uses of hashes. It is not an
20 //     integer type (although it can be converted to one) because it is risky
21 //     to assume much about the internals of a hash_code. In particular, each
22 //     execution of the program has a high probability of producing a different
23 //     hash_code for a given input. Thus their values are not stable to save or
24 //     persist, and should only be used during the execution for the
25 //     construction of hashing datastructures.
26 //
27 //  -- 'hash_value' is a function designed to be overloaded for each
28 //     user-defined type which wishes to be used within a hashing context. It
29 //     should be overloaded within the user-defined type's namespace and found
30 //     via ADL. Overloads for primitive types are provided by this library.
31 //
32 //  -- 'hash_combine' and 'hash_combine_range' are functions designed to aid
33 //      programmers in easily and intuitively combining a set of data into
34 //      a single hash_code for their object. They should only logically be used
35 //      within the implementation of a 'hash_value' routine or similar context.
36 //
37 // Note that 'hash_combine_range' contains very special logic for hashing
38 // a contiguous array of integers or pointers. This logic is *extremely* fast,
39 // on a modern Intel "Gainestown" Xeon (Nehalem uarch) @2.2 GHz, these were
40 // benchmarked at over 6.5 GiB/s for large keys, and <20 cycles/hash for keys
41 // under 32-bytes.
42 //
43 //===----------------------------------------------------------------------===//
44
45 #ifndef LLVM_ADT_HASHING_H
46 #define LLVM_ADT_HASHING_H
47
48 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
49 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
50 #include "llvm/Support/Host.h"
51 #include "llvm/Support/SwapByteOrder.h"
52 #include "llvm/Support/type_traits.h"
53 #include <algorithm>
54 #include <cassert>
55 #include <cstring>
56 #include <iterator>
57 #include <utility>
58
59 // Allow detecting C++11 feature availability when building with Clang without
60 // breaking other compilers.
61 #ifndef __has_feature
62 # define __has_feature(x) 0
63 #endif
64
65 namespace llvm {
66
67 /// \brief An opaque object representing a hash code.
68 ///
69 /// This object represents the result of hashing some entity. It is intended to
70 /// be used to implement hashtables or other hashing-based data structures.
71 /// While it wraps and exposes a numeric value, this value should not be
72 /// trusted to be stable or predictable across processes or executions.
73 ///
74 /// In order to obtain the hash_code for an object 'x':
75 /// \code
76 ///   using llvm::hash_value;
77 ///   llvm::hash_code code = hash_value(x);
78 /// \endcode
79 ///
80 /// Also note that there are two numerical values which are reserved, and the
81 /// implementation ensures will never be produced for real hash_codes. These
82 /// can be used as sentinels within hashing data structures.
83 class hash_code {
84   size_t value;
85
86 public:
87   /// \brief Default construct a hash_code.
88   /// Note that this leaves the value uninitialized.
89   hash_code() {}
90
91   /// \brief Form a hash code directly from a numerical value.
92   hash_code(size_t value) : value(value) {}
93
94   /// \brief Convert the hash code to its numerical value for use.
95   /*explicit*/ operator size_t() const { return value; }
96
97   friend bool operator==(const hash_code &lhs, const hash_code &rhs) {
98     return lhs.value == rhs.value;
99   }
100   friend bool operator!=(const hash_code &lhs, const hash_code &rhs) {
101     return lhs.value != rhs.value;
102   }
103
104   /// \brief Allow a hash_code to be directly run through hash_value.
105   friend size_t hash_value(const hash_code &code) { return code.value; }
106 };
107
108 /// \brief Compute a hash_code for any integer value.
109 ///
110 /// Note that this function is intended to compute the same hash_code for
111 /// a particular value without regard to the pre-promotion type. This is in
112 /// contrast to hash_combine which may produce different hash_codes for
113 /// differing argument types even if they would implicit promote to a common
114 /// type without changing the value.
115 template <typename T>
116 typename enable_if<is_integral<T>, hash_code>::type hash_value(T value);
117
118 /// \brief Compute a hash_code for a pointer's address.
119 ///
120 /// N.B.: This hashes the *address*. Not the value and not the type.
121 template <typename T> hash_code hash_value(const T *ptr);
122
123 /// \brief Compute a hash_code for a pair of objects.
124 template <typename T, typename U>
125 hash_code hash_value(const std::pair<T, U> &arg);
126
127 /// \brief Compute a hash_code for a standard string.
128 template <typename T>
129 hash_code hash_value(const std::basic_string<T> &arg);
130
131
132 /// \brief Override the execution seed with a fixed value.
133 ///
134 /// This hashing library uses a per-execution seed designed to change on each
135 /// run with high probability in order to ensure that the hash codes are not
136 /// attackable and to ensure that output which is intended to be stable does
137 /// not rely on the particulars of the hash codes produced.
138 ///
139 /// That said, there are use cases where it is important to be able to
140 /// reproduce *exactly* a specific behavior. To that end, we provide a function
141 /// which will forcibly set the seed to a fixed value. This must be done at the
142 /// start of the program, before any hashes are computed. Also, it cannot be
143 /// undone. This makes it thread-hostile and very hard to use outside of
144 /// immediately on start of a simple program designed for reproducible
145 /// behavior.
146 void set_fixed_execution_hash_seed(size_t fixed_value);
147
148
149 // All of the implementation details of actually computing the various hash
150 // code values are held within this namespace. These routines are included in
151 // the header file mainly to allow inlining and constant propagation.
152 namespace hashing {
153 namespace detail {
154
155 inline uint64_t fetch64(const char *p) {
156   uint64_t result;
157   memcpy(&result, p, sizeof(result));
158   if (sys::isBigEndianHost())
159     return sys::SwapByteOrder(result);
160   return result;
161 }
162
163 inline uint32_t fetch32(const char *p) {
164   uint32_t result;
165   memcpy(&result, p, sizeof(result));
166   if (sys::isBigEndianHost())
167     return sys::SwapByteOrder(result);
168   return result;
169 }
170
171 /// Some primes between 2^63 and 2^64 for various uses.
172 static const uint64_t k0 = 0xc3a5c85c97cb3127ULL;
173 static const uint64_t k1 = 0xb492b66fbe98f273ULL;
174 static const uint64_t k2 = 0x9ae16a3b2f90404fULL;
175 static const uint64_t k3 = 0xc949d7c7509e6557ULL;
176
177 /// \brief Bitwise right rotate.
178 /// Normally this will compile to a single instruction, especially if the
179 /// shift is a manifest constant.
180 inline uint64_t rotate(uint64_t val, size_t shift) {
181   // Avoid shifting by 64: doing so yields an undefined result.
182   return shift == 0 ? val : ((val >> shift) | (val << (64 - shift)));
183 }
184
185 inline uint64_t shift_mix(uint64_t val) {
186   return val ^ (val >> 47);
187 }
188
189 inline uint64_t hash_16_bytes(uint64_t low, uint64_t high) {
190   // Murmur-inspired hashing.
191   const uint64_t kMul = 0x9ddfea08eb382d69ULL;
192   uint64_t a = (low ^ high) * kMul;
193   a ^= (a >> 47);
194   uint64_t b = (high ^ a) * kMul;
195   b ^= (b >> 47);
196   b *= kMul;
197   return b;
198 }
199
200 inline uint64_t hash_1to3_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
201   uint8_t a = s[0];
202   uint8_t b = s[len >> 1];
203   uint8_t c = s[len - 1];
204   uint32_t y = static_cast<uint32_t>(a) + (static_cast<uint32_t>(b) << 8);
205   uint32_t z = len + (static_cast<uint32_t>(c) << 2);
206   return shift_mix(y * k2 ^ z * k3 ^ seed) * k2;
207 }
208
209 inline uint64_t hash_4to8_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
210   uint64_t a = fetch32(s);
211   return hash_16_bytes(len + (a << 3), seed ^ fetch32(s + len - 4));
212 }
213
214 inline uint64_t hash_9to16_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
215   uint64_t a = fetch64(s);
216   uint64_t b = fetch64(s + len - 8);
217   return hash_16_bytes(seed ^ a, rotate(b + len, len)) ^ b;
218 }
219
220 inline uint64_t hash_17to32_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
221   uint64_t a = fetch64(s) * k1;
222   uint64_t b = fetch64(s + 8);
223   uint64_t c = fetch64(s + len - 8) * k2;
224   uint64_t d = fetch64(s + len - 16) * k0;
225   return hash_16_bytes(rotate(a - b, 43) + rotate(c ^ seed, 30) + d,
226                        a + rotate(b ^ k3, 20) - c + len + seed);
227 }
228
229 inline uint64_t hash_33to64_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
230   uint64_t z = fetch64(s + 24);
231   uint64_t a = fetch64(s) + (len + fetch64(s + len - 16)) * k0;
232   uint64_t b = rotate(a + z, 52);
233   uint64_t c = rotate(a, 37);
234   a += fetch64(s + 8);
235   c += rotate(a, 7);
236   a += fetch64(s + 16);
237   uint64_t vf = a + z;
238   uint64_t vs = b + rotate(a, 31) + c;
239   a = fetch64(s + 16) + fetch64(s + len - 32);
240   z = fetch64(s + len - 8);
241   b = rotate(a + z, 52);
242   c = rotate(a, 37);
243   a += fetch64(s + len - 24);
244   c += rotate(a, 7);
245   a += fetch64(s + len - 16);
246   uint64_t wf = a + z;
247   uint64_t ws = b + rotate(a, 31) + c;
248   uint64_t r = shift_mix((vf + ws) * k2 + (wf + vs) * k0);
249   return shift_mix((seed ^ (r * k0)) + vs) * k2;
250 }
251
252 inline uint64_t hash_short(const char *s, size_t length, uint64_t seed) {
253   if (length >= 4 && length <= 8)
254     return hash_4to8_bytes(s, length, seed);
255   if (length > 8 && length <= 16)
256     return hash_9to16_bytes(s, length, seed);
257   if (length > 16 && length <= 32)
258     return hash_17to32_bytes(s, length, seed);
259   if (length > 32)
260     return hash_33to64_bytes(s, length, seed);
261   if (length != 0)
262     return hash_1to3_bytes(s, length, seed);
263
264   return k2 ^ seed;
265 }
266
267 /// \brief The intermediate state used during hashing.
268 /// Currently, the algorithm for computing hash codes is based on CityHash and
269 /// keeps 56 bytes of arbitrary state.
270 struct hash_state {
271   uint64_t h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6;
272   uint64_t seed;
273
274   /// \brief Create a new hash_state structure and initialize it based on the
275   /// seed and the first 64-byte chunk.
276   /// This effectively performs the initial mix.
277   static hash_state create(const char *s, uint64_t seed) {
278     hash_state state = {
279       0, seed, hash_16_bytes(seed, k1), rotate(seed ^ k1, 49),
280       seed * k1, shift_mix(seed), 0, seed };
281     state.h6 = hash_16_bytes(state.h4, state.h5);
282     state.mix(s);
283     return state;
284   }
285
286   /// \brief Mix 32-bytes from the input sequence into the 16-bytes of 'a'
287   /// and 'b', including whatever is already in 'a' and 'b'.
288   static void mix_32_bytes(const char *s, uint64_t &a, uint64_t &b) {
289     a += fetch64(s);
290     uint64_t c = fetch64(s + 24);
291     b = rotate(b + a + c, 21);
292     uint64_t d = a;
293     a += fetch64(s + 8) + fetch64(s + 16);
294     b += rotate(a, 44) + d;
295     a += c;
296   }
297
298   /// \brief Mix in a 64-byte buffer of data.
299   /// We mix all 64 bytes even when the chunk length is smaller, but we
300   /// record the actual length.
301   void mix(const char *s) {
302     h0 = rotate(h0 + h1 + h3 + fetch64(s + 8), 37) * k1;
303     h1 = rotate(h1 + h4 + fetch64(s + 48), 42) * k1;
304     h0 ^= h6;
305     h1 += h3 + fetch64(s + 40);
306     h2 = rotate(h2 + h5, 33) * k1;
307     h3 = h4 * k1;
308     h4 = h0 + h5;
309     mix_32_bytes(s, h3, h4);
310     h5 = h2 + h6;
311     h6 = h1 + fetch64(s + 16);
312     mix_32_bytes(s + 32, h5, h6);
313     std::swap(h2, h0);
314   }
315
316   /// \brief Compute the final 64-bit hash code value based on the current
317   /// state and the length of bytes hashed.
318   uint64_t finalize(size_t length) {
319     return hash_16_bytes(hash_16_bytes(h3, h5) + shift_mix(h1) * k1 + h2,
320                          hash_16_bytes(h4, h6) + shift_mix(length) * k1 + h0);
321   }
322 };
323
324
325 /// \brief A global, fixed seed-override variable.
326 ///
327 /// This variable can be set using the \see llvm::set_fixed_execution_seed
328 /// function. See that function for details. Do not, under any circumstances,
329 /// set or read this variable.
330 extern size_t fixed_seed_override;
331
332 inline size_t get_execution_seed() {
333   // FIXME: This needs to be a per-execution seed. This is just a placeholder
334   // implementation. Switching to a per-execution seed is likely to flush out
335   // instability bugs and so will happen as its own commit.
336   //
337   // However, if there is a fixed seed override set the first time this is
338   // called, return that instead of the per-execution seed.
339   const uint64_t seed_prime = 0xff51afd7ed558ccdULL;
340   static size_t seed = fixed_seed_override ? fixed_seed_override
341                                            : (size_t)seed_prime;
342   return seed;
343 }
344
345
346 /// \brief Trait to indicate whether a type's bits can be hashed directly.
347 ///
348 /// A type trait which is true if we want to combine values for hashing by
349 /// reading the underlying data. It is false if values of this type must
350 /// first be passed to hash_value, and the resulting hash_codes combined.
351 //
352 // FIXME: We want to replace is_integral and is_pointer here with a predicate
353 // which asserts that comparing the underlying storage of two values of the
354 // type for equality is equivalent to comparing the two values for equality.
355 // For all the platforms we care about, this holds for integers and pointers,
356 // but there are platforms where it doesn't and we would like to support
357 // user-defined types which happen to satisfy this property.
358 template <typename T> struct is_hashable_data
359   : integral_constant<bool, ((is_integral<T>::value || is_pointer<T>::value) &&
360                              64 % sizeof(T) == 0)> {};
361
362 // Special case std::pair to detect when both types are viable and when there
363 // is no alignment-derived padding in the pair. This is a bit of a lie because
364 // std::pair isn't truly POD, but it's close enough in all reasonable
365 // implementations for our use case of hashing the underlying data.
366 template <typename T, typename U> struct is_hashable_data<std::pair<T, U> >
367   : integral_constant<bool, (is_hashable_data<T>::value &&
368                              is_hashable_data<U>::value &&
369                              (sizeof(T) + sizeof(U)) ==
370                               sizeof(std::pair<T, U>))> {};
371
372 /// \brief Helper to get the hashable data representation for a type.
373 /// This variant is enabled when the type itself can be used.
374 template <typename T>
375 typename enable_if<is_hashable_data<T>, T>::type
376 get_hashable_data(const T &value) {
377   return value;
378 }
379 /// \brief Helper to get the hashable data representation for a type.
380 /// This variant is enabled when we must first call hash_value and use the
381 /// result as our data.
382 template <typename T>
383 typename enable_if_c<!is_hashable_data<T>::value, size_t>::type
384 get_hashable_data(const T &value) {
385   using ::llvm::hash_value;
386   return hash_value(value);
387 }
388
389 /// \brief Helper to store data from a value into a buffer and advance the
390 /// pointer into that buffer.
391 ///
392 /// This routine first checks whether there is enough space in the provided
393 /// buffer, and if not immediately returns false. If there is space, it
394 /// copies the underlying bytes of value into the buffer, advances the
395 /// buffer_ptr past the copied bytes, and returns true.
396 template <typename T>
397 bool store_and_advance(char *&buffer_ptr, char *buffer_end, const T& value,
398                        size_t offset = 0) {
399   size_t store_size = sizeof(value) - offset;
400   if (buffer_ptr + store_size > buffer_end)
401     return false;
402   const char *value_data = reinterpret_cast<const char *>(&value);
403   memcpy(buffer_ptr, value_data + offset, store_size);
404   buffer_ptr += store_size;
405   return true;
406 }
407
408 /// \brief Implement the combining of integral values into a hash_code.
409 ///
410 /// This overload is selected when the value type of the iterator is
411 /// integral. Rather than computing a hash_code for each object and then
412 /// combining them, this (as an optimization) directly combines the integers.
413 template <typename InputIteratorT>
414 hash_code hash_combine_range_impl(InputIteratorT first, InputIteratorT last) {
415   typedef typename std::iterator_traits<InputIteratorT>::value_type ValueT;
416   const size_t seed = get_execution_seed();
417   char buffer[64], *buffer_ptr = buffer;
418   char *const buffer_end = buffer_ptr + array_lengthof(buffer);
419   while (first != last && store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end,
420                                             get_hashable_data(*first)))
421     ++first;
422   if (first == last)
423     return hash_short(buffer, buffer_ptr - buffer, seed);
424   assert(buffer_ptr == buffer_end);
425
426   hash_state state = state.create(buffer, seed);
427   size_t length = 64;
428   while (first != last) {
429     // Fill up the buffer. We don't clear it, which re-mixes the last round
430     // when only a partial 64-byte chunk is left.
431     buffer_ptr = buffer;
432     while (first != last && store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end,
433                                               get_hashable_data(*first)))
434       ++first;
435
436     // Rotate the buffer if we did a partial fill in order to simulate doing
437     // a mix of the last 64-bytes. That is how the algorithm works when we
438     // have a contiguous byte sequence, and we want to emulate that here.
439     std::rotate(buffer, buffer_ptr, buffer_end);
440
441     // Mix this chunk into the current state.
442     state.mix(buffer);
443     length += buffer_ptr - buffer;
444   };
445
446   return state.finalize(length);
447 }
448
449 /// \brief Implement the combining of integral values into a hash_code.
450 ///
451 /// This overload is selected when the value type of the iterator is integral
452 /// and when the input iterator is actually a pointer. Rather than computing
453 /// a hash_code for each object and then combining them, this (as an
454 /// optimization) directly combines the integers. Also, because the integers
455 /// are stored in contiguous memory, this routine avoids copying each value
456 /// and directly reads from the underlying memory.
457 template <typename ValueT>
458 typename enable_if<is_hashable_data<ValueT>, hash_code>::type
459 hash_combine_range_impl(const ValueT *first, const ValueT *last) {
460   const size_t seed = get_execution_seed();
461   const char *s_begin = reinterpret_cast<const char *>(first);
462   const char *s_end = reinterpret_cast<const char *>(last);
463   const size_t length = std::distance(s_begin, s_end);
464   if (length <= 64)
465     return hash_short(s_begin, length, seed);
466
467   const char *s_aligned_end = s_begin + (length & ~63);
468   hash_state state = state.create(s_begin, seed);
469   s_begin += 64;
470   while (s_begin != s_aligned_end) {
471     state.mix(s_begin);
472     s_begin += 64;
473   }
474   if (length & 63)
475     state.mix(s_end - 64);
476
477   return state.finalize(length);
478 }
479
480 } // namespace detail
481 } // namespace hashing
482
483
484 /// \brief Compute a hash_code for a sequence of values.
485 ///
486 /// This hashes a sequence of values. It produces the same hash_code as
487 /// 'hash_combine(a, b, c, ...)', but can run over arbitrary sized sequences
488 /// and is significantly faster given pointers and types which can be hashed as
489 /// a sequence of bytes.
490 template <typename InputIteratorT>
491 hash_code hash_combine_range(InputIteratorT first, InputIteratorT last) {
492   return ::llvm::hashing::detail::hash_combine_range_impl(first, last);
493 }
494
495
496 // Implementation details for hash_combine.
497 namespace hashing {
498 namespace detail {
499
500 /// \brief Helper class to manage the recursive combining of hash_combine
501 /// arguments.
502 ///
503 /// This class exists to manage the state and various calls involved in the
504 /// recursive combining of arguments used in hash_combine. It is particularly
505 /// useful at minimizing the code in the recursive calls to ease the pain
506 /// caused by a lack of variadic functions.
507 class hash_combine_recursive_helper {
508   const size_t seed;
509   char buffer[64];
510   char *const buffer_end;
511   char *buffer_ptr;
512   size_t length;
513   hash_state state;
514
515 public:
516   /// \brief Construct a recursive hash combining helper.
517   ///
518   /// This sets up the state for a recursive hash combine, including getting
519   /// the seed and buffer setup.
520   hash_combine_recursive_helper()
521     : seed(get_execution_seed()),
522       buffer_end(buffer + array_lengthof(buffer)),
523       buffer_ptr(buffer),
524       length(0) {}
525
526   /// \brief Combine one chunk of data into the current in-flight hash.
527   ///
528   /// This merges one chunk of data into the hash. First it tries to buffer
529   /// the data. If the buffer is full, it hashes the buffer into its
530   /// hash_state, empties it, and then merges the new chunk in. This also
531   /// handles cases where the data straddles the end of the buffer.
532   template <typename T> void combine_data(T data) {
533     if (!store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end, data)) {
534       // Check for skew which prevents the buffer from being packed, and do
535       // a partial store into the buffer to fill it. This is only a concern
536       // with the variadic combine because that formation can have varying
537       // argument types.
538       size_t partial_store_size = buffer_end - buffer_ptr;
539       memcpy(buffer_ptr, &data, partial_store_size);
540
541       // If the store fails, our buffer is full and ready to hash. We have to
542       // either initialize the hash state (on the first full buffer) or mix
543       // this buffer into the existing hash state. Length tracks the *hashed*
544       // length, not the buffered length.
545       if (length == 0) {
546         state = state.create(buffer, seed);
547         length = 64;
548       } else {
549         // Mix this chunk into the current state and bump length up by 64.
550         state.mix(buffer);
551         length += 64;
552       }
553       // Reset the buffer_ptr to the head of the buffer for the next chunk of
554       // data.
555       buffer_ptr = buffer;
556
557       // Try again to store into the buffer -- this cannot fail as we only
558       // store types smaller than the buffer.
559       if (!store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end, data,
560                              partial_store_size))
561         abort();
562     }
563   }
564
565 #if defined(__has_feature) && __has_feature(__cxx_variadic_templates__)
566
567   /// \brief Recursive, variadic combining method.
568   ///
569   /// This function recurses through each argument, combining that argument
570   /// into a single hash.
571   template <typename T, typename ...Ts>
572   hash_code combine(const T &arg, const Ts &...args) {
573     combine_data( get_hashable_data(arg));
574
575     // Recurse to the next argument.
576     return combine(args...);
577   }
578
579 #else
580   // Manually expanded recursive combining methods. See variadic above for
581   // documentation.
582
583   template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5,
584             typename T6>
585   hash_code combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
586                     const T4 &arg4, const T5 &arg5, const T6 &arg6) {
587     combine_data(get_hashable_data(arg1));
588     return combine(arg2, arg3, arg4, arg5, arg6);
589   }
590   template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5>
591   hash_code combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
592                     const T4 &arg4, const T5 &arg5) {
593     combine_data(get_hashable_data(arg1));
594     return combine(arg2, arg3, arg4, arg5);
595   }
596   template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4>
597   hash_code combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
598                     const T4 &arg4) {
599     combine_data(get_hashable_data(arg1));
600     return combine(arg2, arg3, arg4);
601   }
602   template <typename T1, typename T2, typename T3>
603   hash_code combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3) {
604     combine_data(get_hashable_data(arg1));
605     return combine(arg2, arg3);
606   }
607   template <typename T1, typename T2>
608   hash_code combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2) {
609     combine_data(get_hashable_data(arg1));
610     return combine(arg2);
611   }
612   template <typename T1>
613   hash_code combine(const T1 &arg1) {
614     combine_data(get_hashable_data(arg1));
615     return combine();
616   }
617
618 #endif
619
620   /// \brief Base case for recursive, variadic combining.
621   ///
622   /// The base case when combining arguments recursively is reached when all
623   /// arguments have been handled. It flushes the remaining buffer and
624   /// constructs a hash_code.
625   hash_code combine() {
626     // Check whether the entire set of values fit in the buffer. If so, we'll
627     // use the optimized short hashing routine and skip state entirely.
628     if (length == 0)
629       return hash_short(buffer, buffer_ptr - buffer, seed);
630
631     // Mix the final buffer, rotating it if we did a partial fill in order to
632     // simulate doing a mix of the last 64-bytes. That is how the algorithm
633     // works when we have a contiguous byte sequence, and we want to emulate
634     // that here.
635     std::rotate(buffer, buffer_ptr, buffer_end);
636
637     // Mix this chunk into the current state.
638     state.mix(buffer);
639     length += buffer_ptr - buffer;
640
641     return state.finalize(length);
642   }
643 };
644
645 } // namespace detail
646 } // namespace hashing
647
648
649 #if __has_feature(__cxx_variadic_templates__)
650
651 /// \brief Combine values into a single hash_code.
652 ///
653 /// This routine accepts a varying number of arguments of any type. It will
654 /// attempt to combine them into a single hash_code. For user-defined types it
655 /// attempts to call a \see hash_value overload (via ADL) for the type. For
656 /// integer and pointer types it directly combines their data into the
657 /// resulting hash_code.
658 ///
659 /// The result is suitable for returning from a user's hash_value
660 /// *implementation* for their user-defined type. Consumers of a type should
661 /// *not* call this routine, they should instead call 'hash_value'.
662 template <typename ...Ts> hash_code hash_combine(const Ts &...args) {
663   // Recursively hash each argument using a helper class.
664   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
665   return helper.combine(args...);
666 }
667
668 #else
669
670 // What follows are manually exploded overloads for each argument width. See
671 // the above variadic definition for documentation and specification.
672
673 template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5,
674           typename T6>
675 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
676                   const T4 &arg4, const T5 &arg5, const T6 &arg6) {
677   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
678   return helper.combine(arg1, arg2, arg3, arg4, arg5, arg6);
679 }
680 template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5>
681 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
682                   const T4 &arg4, const T5 &arg5) {
683   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
684   return helper.combine(arg1, arg2, arg3, arg4, arg5);
685 }
686 template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4>
687 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
688                   const T4 &arg4) {
689   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
690   return helper.combine(arg1, arg2, arg3, arg4);
691 }
692 template <typename T1, typename T2, typename T3>
693 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3) {
694   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
695   return helper.combine(arg1, arg2, arg3);
696 }
697 template <typename T1, typename T2>
698 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2) {
699   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
700   return helper.combine(arg1, arg2);
701 }
702 template <typename T1>
703 hash_code hash_combine(const T1 &arg1) {
704   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
705   return helper.combine(arg1);
706 }
707
708 #endif
709
710
711 // Implementation details for implementatinos of hash_value overloads provided
712 // here.
713 namespace hashing {
714 namespace detail {
715
716 /// \brief Helper to hash the value of a single integer.
717 ///
718 /// Overloads for smaller integer types are not provided to ensure consistent
719 /// behavior in the presence of integral promotions. Essentially,
720 /// "hash_value('4')" and "hash_value('0' + 4)" should be the same.
721 inline hash_code hash_integer_value(uint64_t value) {
722   // Similar to hash_4to8_bytes but using a seed instead of length.
723   const uint64_t seed = get_execution_seed();
724   const char *s = reinterpret_cast<const char *>(&value);
725   const uint64_t a = fetch32(s);
726   return hash_16_bytes(seed + (a << 3), fetch32(s + 4));
727 }
728
729 } // namespace detail
730 } // namespace hashing
731
732 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
733 // infrastructure is available.
734 template <typename T>
735 typename enable_if<is_integral<T>, hash_code>::type hash_value(T value) {
736   return ::llvm::hashing::detail::hash_integer_value(value);
737 }
738
739 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
740 // infrastructure is available.
741 template <typename T> hash_code hash_value(const T *ptr) {
742   return ::llvm::hashing::detail::hash_integer_value(
743     reinterpret_cast<uintptr_t>(ptr));
744 }
745
746 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
747 // infrastructure is available.
748 template <typename T, typename U>
749 hash_code hash_value(const std::pair<T, U> &arg) {
750   return hash_combine(arg.first, arg.second);
751 }
752
753 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
754 // infrastructure is available.
755 template <typename T>
756 hash_code hash_value(const std::basic_string<T> &arg) {
757   return hash_combine_range(arg.begin(), arg.end());
758 }
759
760 } // namespace llvm
761
762 #endif