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[libcds.git] / cds / container / michael_set_nogc.h
index 46b6058e73e4d10edc9a036c3829eecb398ab27e..b3e7db4be2203531c6ce1da68e597f187ec5f5ca 100644 (file)
@@ -1,9 +1,37 @@
-//$$CDS-header$$
-
-#ifndef __CDS_CONTAINER_MICHAEL_SET_NOGC_H
-#define __CDS_CONTAINER_MICHAEL_SET_NOGC_H
-
-#include <cds/container/michael_set_base.h>
+/*
+    This file is a part of libcds - Concurrent Data Structures library
+
+    (C) Copyright Maxim Khizhinsky (libcds.dev@gmail.com) 2006-2016
+
+    Source code repo: http://github.com/khizmax/libcds/
+    Download: http://sourceforge.net/projects/libcds/files/
+    
+    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+    modification, are permitted provided that the following conditions are met:
+
+    * Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this
+      list of conditions and the following disclaimer.
+
+    * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
+      this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
+      and/or other materials provided with the distribution.
+
+    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
+    AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
+    IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
+    DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
+    FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
+    DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
+    SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER
+    CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
+    OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
+    OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.     
+*/
+
+#ifndef CDSLIB_CONTAINER_MICHAEL_SET_NOGC_H
+#define CDSLIB_CONTAINER_MICHAEL_SET_NOGC_H
+
+#include <cds/container/details/michael_set_base.h>
 #include <cds/gc/nogc.h>
 #include <cds/details/allocator.h>
 
 #include <cds/gc/nogc.h>
 #include <cds/details/allocator.h>
 
@@ -13,51 +41,60 @@ namespace cds { namespace container {
     /** @ingroup cds_nonintrusive_set
         \anchor cds_nonintrusive_MichaelHashSet_nogc
 
     /** @ingroup cds_nonintrusive_set
         \anchor cds_nonintrusive_MichaelHashSet_nogc
 
-        This specialization is intended for so-called persistent usage when no item
+        This specialization is so-called append-only when no item
         reclamation may be performed. The class does not support deleting of list item.
 
         See \ref cds_nonintrusive_MichaelHashSet_hp "MichaelHashSet" for description of template parameters.
         reclamation may be performed. The class does not support deleting of list item.
 
         See \ref cds_nonintrusive_MichaelHashSet_hp "MichaelHashSet" for description of template parameters.
-        The template parameter \p OrderedList should be any gc::nogc-derived ordered list, for example,
-        \ref cds_nonintrusive_MichaelList_nogc "persistent MichaelList".
-
-        The interface of the specialization is a slightly different.
+        The template parameter \p OrderedList should be any \p gc::nogc -derived ordered list, for example,
+        \ref cds_nonintrusive_MichaelList_nogc "append-only MichaelList".
     */
     template <
         class OrderedList,
 #ifdef CDS_DOXYGEN_INVOKED
     */
     template <
         class OrderedList,
 #ifdef CDS_DOXYGEN_INVOKED
-        class Traits = michael_set::type_traits
+        class Traits = michael_set::traits
 #else
         class Traits
 #endif
     >
 #else
         class Traits
 #endif
     >
-    class MichaelHashSet< gc::nogc, OrderedList, Traits >
+    class MichaelHashSet< cds::gc::nogc, OrderedList, Traits >
     {
     public:
     {
     public:
-        typedef OrderedList bucket_type     ;   ///< type of ordered list used as a bucket implementation
-        typedef Traits      options         ;   ///< Traits template parameters
+        typedef cds::gc::nogc gc;        ///< Garbage collector
+        typedef OrderedList bucket_type; ///< type of ordered list to be used as a bucket implementation
+        typedef Traits      traits;      ///< Set traits
 
 
-        typedef typename bucket_type::value_type        value_type      ;   ///< type of value stored in the list
-        typedef gc::nogc                                gc              ;   ///< Garbage collector
-        typedef typename bucket_type::key_comparator    key_comparator  ;   ///< key comparison functor
+        typedef typename bucket_type::value_type        value_type;     ///< type of value stored in the list
+        typedef typename bucket_type::key_comparator    key_comparator; ///< key comparison functor
 
         /// Hash functor for \ref value_type and all its derivatives that you use
 
         /// Hash functor for \ref value_type and all its derivatives that you use
-        typedef typename cds::opt::v::hash_selector< typename options::hash >::type   hash;
-        typedef typename options::item_counter          item_counter    ;   ///< Item counter type
-
-        /// Bucket table allocator
-        typedef cds::details::Allocator< bucket_type, typename options::allocator >  bucket_table_allocator;
+        typedef typename cds::opt::v::hash_selector< typename traits::hash >::type hash;
+        typedef typename traits::item_counter  item_counter; ///< Item counter type
 
     protected:
         //@cond
 
     protected:
         //@cond
-        typedef typename bucket_type::iterator          bucket_iterator;
-        typedef typename bucket_type::const_iterator    bucket_const_iterator;
+        class internal_bucket_type: public bucket_type
+        {
+            typedef bucket_type base_class;
+        public:
+            using base_class::node_type;
+            using base_class::alloc_node;
+            using base_class::insert_node;
+            using base_class::node_to_value;
+        };
+
+        /// Bucket table allocator
+        typedef cds::details::Allocator< internal_bucket_type, typename traits::allocator >  bucket_table_allocator;
+
+        typedef typename bucket_type::iterator        bucket_iterator;
+        typedef typename bucket_type::const_iterator  bucket_const_iterator;
         //@endcond
 
     protected:
         //@endcond
 
     protected:
-        item_counter    m_ItemCounter   ;   ///< Item counter
-        hash            m_HashFunctor   ;   ///< Hash functor
-
-        bucket_type *   m_Buckets       ;   ///< bucket table
+        //@cond
+        item_counter    m_ItemCounter;   ///< Item counter
+        hash            m_HashFunctor;   ///< Hash functor
+        internal_bucket_type *   m_Buckets;       ///< bucket table
+        //@endcond
 
     private:
         //@cond
 
     private:
         //@cond
@@ -65,6 +102,7 @@ namespace cds { namespace container {
         //@endcond
 
     protected:
         //@endcond
 
     protected:
+        //@cond
         /// Calculates hash value of \p key
         template <typename Q>
         size_t hash_value( const Q& key ) const
         /// Calculates hash value of \p key
         template <typename Q>
         size_t hash_value( const Q& key ) const
@@ -74,17 +112,48 @@ namespace cds { namespace container {
 
         /// Returns the bucket (ordered list) for \p key
         template <typename Q>
 
         /// Returns the bucket (ordered list) for \p key
         template <typename Q>
-        bucket_type&    bucket( const Q& key )
+        internal_bucket_type& bucket( const Q& key )
         {
             return m_Buckets[ hash_value( key ) ];
         }
         {
             return m_Buckets[ hash_value( key ) ];
         }
+        //@endcond
 
     public:
 
     public:
+    ///@name Forward iterators
+    //@{
         /// Forward iterator
         /**
             The forward iterator for Michael's set is based on \p OrderedList forward iterator and has some features:
             - it has no post-increment operator
             - it iterates items in unordered fashion
         /// Forward iterator
         /**
             The forward iterator for Michael's set is based on \p OrderedList forward iterator and has some features:
             - it has no post-increment operator
             - it iterates items in unordered fashion
+
+            The iterator interface:
+            \code
+            class iterator {
+            public:
+                // Default constructor
+                iterator();
+
+                // Copy construtor
+                iterator( iterator const& src );
+
+                // Dereference operator
+                value_type * operator ->() const;
+
+                // Dereference operator
+                value_type& operator *() const;
+
+                // Preincrement operator
+                iterator& operator ++();
+
+                // Assignment operator
+                iterator& operator = (iterator const& src);
+
+                // Equality operators
+                bool operator ==(iterator const& i ) const;
+                bool operator !=(iterator const& i ) const;
+            };
+            \endcode
         */
         typedef michael_set::details::iterator< bucket_type, false >    iterator;
 
         */
         typedef michael_set::details::iterator< bucket_type, false >    iterator;
 
@@ -115,45 +184,51 @@ namespace cds { namespace container {
         }
 
         /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a set
         }
 
         /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a set
-        //@{
         const_iterator begin() const
         {
             return get_const_begin();
         }
         const_iterator begin() const
         {
             return get_const_begin();
         }
-        const_iterator cbegin()
+
+        /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a set
+        const_iterator cbegin() const
         {
             return get_const_begin();
         }
         {
             return get_const_begin();
         }
-        //@}
 
         /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a set
 
         /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a set
-        //@{
         const_iterator end() const
         {
             return get_const_end();
         }
         const_iterator end() const
         {
             return get_const_end();
         }
-        const_iterator cend()
+
+        /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a set
+        const_iterator cend() const
         {
             return get_const_end();
         }
         {
             return get_const_end();
         }
-        //@}
+    //@}
 
     private:
 
     private:
-        //@{
+        //@cond
         const_iterator get_const_begin() const
         {
         const_iterator get_const_begin() const
         {
-            return const_iterator( const_cast<bucket_type const&>(m_Buckets[0]).begin(), m_Buckets, m_Buckets + bucket_count() );
+            return const_iterator( const_cast<internal_bucket_type const&>(m_Buckets[0]).begin(), m_Buckets, m_Buckets + bucket_count() );
         }
         const_iterator get_const_end() const
         {
         }
         const_iterator get_const_end() const
         {
-            return const_iterator( const_cast<bucket_type const&>(m_Buckets[bucket_count() - 1]).end(), m_Buckets + bucket_count() - 1, m_Buckets + bucket_count() );
+            return const_iterator( const_cast<internal_bucket_type const&>(m_Buckets[bucket_count() - 1]).end(), m_Buckets + bucket_count() - 1, m_Buckets + bucket_count() );
         }
         }
-        //@}
+        //@endcond
 
     public:
         /// Initialize hash set
         /**
 
     public:
         /// Initialize hash set
         /**
-            See \ref cds_nonintrusive_MichaelHashSet_hp "MichaelHashSet" ctor for explanation
+            The Michael's hash set is non-expandable container. You should point the average count of items \p nMaxItemCount
+            when you create an object.
+            \p nLoadFactor parameter defines average count of items per bucket and it should be small number between 1 and 10.
+            Remember, since the bucket implementation is an ordered list, searching in the bucket is linear [<tt>O(nLoadFactor)</tt>].
+
+            The ctor defines hash table size as rounding <tt>nMaxItemCount / nLoadFactor</tt> up to nearest power of two.
         */
         MichaelHashSet(
             size_t nMaxItemCount,   ///< estimation of max item count in the hash set
         */
         MichaelHashSet(
             size_t nMaxItemCount,   ///< estimation of max item count in the hash set
@@ -161,15 +236,16 @@ namespace cds { namespace container {
         ) : m_nHashBitmask( michael_set::details::init_hash_bitmask( nMaxItemCount, nLoadFactor ))
         {
             // GC and OrderedList::gc must be the same
         ) : m_nHashBitmask( michael_set::details::init_hash_bitmask( nMaxItemCount, nLoadFactor ))
         {
             // GC and OrderedList::gc must be the same
-            static_assert(( std::is_same<gc, typename bucket_type::gc>::value ), "GC and OrderedList::gc must be the same");
+            static_assert( std::is_same<gc, typename bucket_type::gc>::value, "GC and OrderedList::gc must be the same");
 
             // atomicity::empty_item_counter is not allowed as a item counter
 
             // atomicity::empty_item_counter is not allowed as a item counter
-            static_assert(( !std::is_same<item_counter, atomicity::empty_item_counter>::value ), "atomicity::empty_item_counter is not allowed as a item counter");
+            static_assert( !std::is_same<item_counter, atomicity::empty_item_counter>::value,
+                           "cds::atomicity::empty_item_counter is not allowed as a item counter");
 
             m_Buckets = bucket_table_allocator().NewArray( bucket_count() );
         }
 
 
             m_Buckets = bucket_table_allocator().NewArray( bucket_count() );
         }
 
-        /// Clear hash set and destroy it
+        /// Clears hash set and destroys it
         ~MichaelHashSet()
         {
             clear();
         ~MichaelHashSet()
         {
             clear();
@@ -186,7 +262,7 @@ namespace cds { namespace container {
         template <typename Q>
         iterator insert( const Q& val )
         {
         template <typename Q>
         iterator insert( const Q& val )
         {
-            bucket_type& refBucket = bucket( val );
+            internal_bucket_type& refBucket = bucket( val );
             bucket_iterator it = refBucket.insert( val );
 
             if ( it != refBucket.end() ) {
             bucket_iterator it = refBucket.insert( val );
 
             if ( it != refBucket.end() ) {
@@ -197,20 +273,16 @@ namespace cds { namespace container {
             return end();
         }
 
             return end();
         }
 
-#ifdef CDS_EMPLACE_SUPPORT
         /// Inserts data of type \ref value_type constructed with <tt>std::forward<Args>(args)...</tt>
         /**
             Return an iterator pointing to inserted item if success \ref end() otherwise
         /// Inserts data of type \ref value_type constructed with <tt>std::forward<Args>(args)...</tt>
         /**
             Return an iterator pointing to inserted item if success \ref end() otherwise
-
-            This function is available only for compiler that supports
-            variadic template and move semantics
         */
         template <typename... Args>
         iterator emplace( Args&&... args )
         {
         */
         template <typename... Args>
         iterator emplace( Args&&... args )
         {
-            bucket_type& refBucket = bucket( value_type(std::forward<Args>(args)...));
-            bucket_iterator it = refBucket.emplace( std::forward<Args>(args)... );
-
+            typename internal_bucket_type::node_type * pNode = internal_bucket_type::alloc_node( std::forward<Args>( args )... );
+            internal_bucket_type& refBucket = bucket( internal_bucket_type::node_to_value( *pNode ));
+            bucket_iterator it = refBucket.insert_node( pNode );
             if ( it != refBucket.end() ) {
                 ++m_ItemCounter;
                 return iterator( it, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() );
             if ( it != refBucket.end() ) {
                 ++m_ItemCounter;
                 return iterator( it, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() );
@@ -218,76 +290,98 @@ namespace cds { namespace container {
 
             return end();
         }
 
             return end();
         }
-#endif
 
 
-        /// Ensures that the item \p val exists in the set
+        /// Updates the element
         /**
         /**
-            The operation inserts new item if the key \p val is not found in the set.
-            Otherwise, the function returns an iterator that points to item found.
+            The operation performs inserting or changing data with lock-free manner.
+
+            If the item \p val not found in the set, then \p val is inserted iff \p bAllowInsert is \p true.
+
+            Returns <tt> std::pair<iterator, bool> </tt> where \p first is an iterator pointing to
+            item found or inserted, or \p end() if \p bAllowInsert is \p false,
+
+            \p second is true if new item has been added or \p false if the item is already in the set.
 
 
-            Returns <tt> std::pair<iterator, bool>  </tt> where \p first is an iterator pointing to
-            item found or inserted, \p second is true if new item has been added or \p false if the item
-            already is in the set.
+            @warning For \ref cds_intrusive_MichaelList_hp "MichaelList" as the bucket see \ref cds_intrusive_item_creating "insert item troubleshooting".
+            \ref cds_intrusive_LazyList_hp "LazyList" provides exclusive access to inserted item and does not require any node-level
+            synchronization.
         */
         template <typename Q>
         */
         template <typename Q>
-        std::pair<iterator, bool> ensure( const Q& val )
+        std::pair<iterator, bool> update( Q const& val, bool bAllowInsert = true )
         {
         {
-            bucket_type& refBucket = bucket( val );
-            std::pair<bucket_iterator, bool> ret = refBucket.ensure( val );
+            internal_bucket_type& refBucket = bucket( val );
+            std::pair<bucket_iterator, bool> ret = refBucket.update( val, bAllowInsert );
 
             if ( ret.first != refBucket.end() ) {
                 if ( ret.second )
                     ++m_ItemCounter;
                 return std::make_pair( iterator( ret.first, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() ), ret.second );
             }
 
             if ( ret.first != refBucket.end() ) {
                 if ( ret.second )
                     ++m_ItemCounter;
                 return std::make_pair( iterator( ret.first, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() ), ret.second );
             }
-
             return std::make_pair( end(), ret.second );
         }
             return std::make_pair( end(), ret.second );
         }
+        //@cond
+        template <typename Q>
+        CDS_DEPRECATED("ensure() is deprecated, use update()")
+        std::pair<iterator, bool> ensure( Q const& val )
+        {
+            return update( val, true );
+        }
+        //@endcond
 
 
-        /// Find the key \p key
-        /** \anchor cds_nonintrusive_MichealSet_nogc_find
+        /// Checks whether the set contains \p key
+        /**
             The function searches the item with key equal to \p key
             and returns an iterator pointed to item found if the key is found,
             The function searches the item with key equal to \p key
             and returns an iterator pointed to item found if the key is found,
-            and \ref end() otherwise
+            or \ref end() otherwise.
+
+            Note the hash functor specified for class \p Traits template parameter
+            should accept a parameter of type \p Q that can be not the same as \p value_type.
         */
         template <typename Q>
         */
         template <typename Q>
-        iterator find( Q const& key )
+        iterator contains( Q const& key )
         {
         {
-            bucket_type& refBucket = bucket( key );
-            bucket_iterator it = refBucket.find( key );
+            internal_bucket_type& refBucket = bucket( key );
+            bucket_iterator it = refBucket.contains( key );
             if ( it != refBucket.end() )
                 return iterator( it, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() );
 
             return end();
         }
             if ( it != refBucket.end() )
                 return iterator( it, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() );
 
             return end();
         }
+        //@cond
+        template <typename Q>
+        CDS_DEPRECATED("use contains()")
+        iterator find( Q const& key )
+        {
+            return contains( key );
+        }
+        //@endcond
 
 
-        /// Finds the key \p val using \p pred predicate for searching
+        /// Checks whether the set contains \p key using \p pred predicate for searching
         /**
         /**
-            The function is an analog of \ref cds_nonintrusive_MichealSet_nogc_find "find(Q const&)"
-            but \p pred is used for key comparing.
+            The function is an analog of <tt>contains( key )</tt> but \p pred is used for key comparing.
             \p Less functor has the interface like \p std::less.
             \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the set.
         */
         template <typename Q, typename Less>
             \p Less functor has the interface like \p std::less.
             \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the set.
         */
         template <typename Q, typename Less>
-        iterator find_with( Q const& key, Less pred )
+        iterator contains( Q const& key, Less pred )
         {
         {
-            bucket_type& refBucket = bucket( key );
-            bucket_iterator it = refBucket.find_with( key, pred );
+            internal_bucket_type& refBucket = bucket( key );
+            bucket_iterator it = refBucket.contains( key, pred );
             if ( it != refBucket.end() )
                 return iterator( it, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() );
 
             return end();
         }
             if ( it != refBucket.end() )
                 return iterator( it, &refBucket, m_Buckets + bucket_count() );
 
             return end();
         }
+        //@cond
+        template <typename Q, typename Less>
+        CDS_DEPRECATED("use contains()")
+        iterator find_with( Q const& key, Less pred )
+        {
+            return contains( key, pred );
+        }
+        //@endcond
 
 
-
-        /// Clears the set (non-atomic, not thread-safe)
-        /**
-            The function deletes all items from the set.
-            The function is not atomic and even not thread-safe.
-            It cleans up each bucket and then resets the item counter to zero.
-            If there are a thread that performs insertion while \p clear is working the result is undefined in general case:
-            <tt> empty() </tt> may return \p true but the set may contain item(s).
-        */
+        /// Clears the set (not atomic)
         void clear()
         {
             for ( size_t i = 0; i < bucket_count(); ++i )
         void clear()
         {
             for ( size_t i = 0; i < bucket_count(); ++i )
@@ -295,10 +389,9 @@ namespace cds { namespace container {
             m_ItemCounter.reset();
         }
 
             m_ItemCounter.reset();
         }
 
-
         /// Checks if the set is empty
         /**
         /// Checks if the set is empty
         /**
-            Emptiness is checked by item counting: if item count is zero then the set is empty.
+            The emptiness is checked by the item counting: if item count is zero then the set is empty.
             Thus, the correct item counting feature is an important part of Michael's set implementation.
         */
         bool empty() const
             Thus, the correct item counting feature is an important part of Michael's set implementation.
         */
         bool empty() const
@@ -314,7 +407,7 @@ namespace cds { namespace container {
 
         /// Returns the size of hash table
         /**
 
         /// Returns the size of hash table
         /**
-            Since MichaelHashSet cannot dynamically extend the hash table size,
+            Since \p %MichaelHashSet cannot dynamically extend the hash table size,
             the value returned is an constant depending on object initialization parameters;
             see MichaelHashSet::MichaelHashSet for explanation.
         */
             the value returned is an constant depending on object initialization parameters;
             see MichaelHashSet::MichaelHashSet for explanation.
         */
@@ -326,4 +419,4 @@ namespace cds { namespace container {
 
 }} // cds::container
 
 
 }} // cds::container
 
-#endif // ifndef __CDS_CONTAINER_MICHAEL_SET_NOGC_H
+#endif // ifndef CDSLIB_CONTAINER_MICHAEL_SET_NOGC_H