Removed unused implementation_tag typedef
[libcds.git] / cds / container / split_list_map.h
1 //$$CDS-header$$
2
3 #ifndef CDSLIB_CONTAINER_SPLIT_LIST_MAP_H
4 #define CDSLIB_CONTAINER_SPLIT_LIST_MAP_H
5
6 #include <cds/container/split_list_set.h>
7 #include <cds/details/binary_functor_wrapper.h>
8
9 namespace cds { namespace container {
10
11     /// Split-ordered list map
12     /** @ingroup cds_nonintrusive_map
13         \anchor cds_nonintrusive_SplitListMap_hp
14
15         Hash table implementation based on split-ordered list algorithm discovered by Ori Shalev and Nir Shavit, see
16         - [2003] Ori Shalev, Nir Shavit "Split-Ordered Lists - Lock-free Resizable Hash Tables"
17         - [2008] Nir Shavit "The Art of Multiprocessor Programming"
18
19         See intrusive::SplitListSet for a brief description of the split-list algorithm.
20
21         Template parameters:
22         - \p GC - Garbage collector used like \p cds::gc::HP or \p cds::gc::DHP
23         - \p Key - key type of an item stored in the map. It should be copy-constructible
24         - \p Value - value type stored in the map
25         - \p Traits - map traits, default is \p split_list::traits. Instead of declaring \p %split_list::traits -based
26             struct you may apply option-based notation with \p split_list::make_traits metafunction.
27
28         There are the specializations:
29         - for \ref cds_urcu_desc "RCU" - declared in <tt>cd/container/split_list_map_rcu.h</tt>,
30             see \ref cds_nonintrusive_SplitListMap_rcu "SplitListMap<RCU>".
31         - for \ref cds::gc::nogc declared in <tt>cds/container/split_list_map_nogc.h</tt>,
32             see \ref cds_nonintrusive_SplitListMap_nogc "SplitListMap<gc::nogc>".
33
34         \par Usage
35
36         You should decide what garbage collector you want, and what ordered list you want to use. Split-ordered list
37         is original data structure based on an ordered list. Suppose, you want construct split-list map based on \p gc::HP GC
38         and \p MichaelList as ordered list implementation. Your map should map \p int key to \p std::string value.
39         So, you beginning your program with following include:
40         \code
41         #include <cds/container/michael_list_hp.h>
42         #include <cds/container/split_list_map.h>
43
44         namespace cc = cds::container;
45         \endcode
46         The inclusion order is important: first, include file for ordered-list implementation (for this example, <tt>cds/container/michael_list_hp.h</tt>),
47         then the header for split-list map <tt>cds/container/split_list_map.h</tt>.
48
49         Now, you should declare traits for split-list map. The main parts of traits are a hash functor and a comparing functor for the ordered list.
50         We use <tt>std::hash<int></tt> as hash functor and <tt>std::less<int></tt> predicate as comparing functor.
51
52         The second attention: instead of using \p %MichaelList in \p %SplitListMap traits we use a tag \p cds::contaner::michael_list_tag for the Michael's list.
53         The split-list requires significant support from underlying ordered list class and it is not good idea to dive you
54         into deep implementation details of split-list and ordered list interrelations. The tag paradigm simplifies split-list interface.
55
56         \code
57         // SplitListMap traits
58         struct foo_set_traits: public cc::split_list::traits
59         {
60             typedef cc::michael_list_tag   ordered_list    ;   // what type of ordered list we want to use
61             typedef std::hash<int>         hash            ;   // hash functor for the key stored in split-list map
62
63             // Type traits for our MichaelList class
64             struct ordered_list_traits: public cc::michael_list::traits
65             {
66             typedef std::less<int> less   ;   // use our std::less predicate as comparator to order list nodes
67             };
68         };
69         \endcode
70
71         Now you are ready to declare our map class based on \p %SplitListMap:
72         \code
73         typedef cc::SplitListMap< cds::gc::DHP, int, std::string, foo_set_traits > int_string_map;
74         \endcode
75
76         You may use the modern option-based declaration instead of classic type-traits-based one:
77         \code
78         typedef cc::SplitListMap<
79             cs::gc::DHP             // GC used
80             ,int                    // key type
81             ,std::string            // value type
82             ,cc::split_list::make_traits<      // metafunction to build split-list traits
83                 cc::split_list::ordered_list<cc::michael_list_tag>     // tag for underlying ordered list implementation
84                 ,cc::opt::hash< std::hash<int> >        // hash functor
85                 ,cc::split_list::ordered_list_traits<    // ordered list traits desired
86                     cc::michael_list::make_traits<    // metafunction to build lazy list traits
87                         cc::opt::less< std::less<int> >         // less-based compare functor
88                     >::type
89                 >
90             >::type
91         >  int_string_map;
92         \endcode
93         In case of option-based declaration with \p split_list::make_traits metafunction the struct \p foo_set_traits is not required.
94
95         Now, the map of type \p int_string_map is ready to use in your program.
96
97         Note that in this example we show only mandatory \p traits parts, optional ones is the default and they are inherited
98         from \p container::split_list::traits. There are many other options for deep tuning of the split-list and
99         ordered-list containers.
100     */
101     template <
102         class GC,
103         typename Key,
104         typename Value,
105 #ifdef CDS_DOXYGEN_INVOKED
106         class Traits = split_list::traits
107 #else
108         class Traits
109 #endif
110     >
111     class SplitListMap:
112         protected container::SplitListSet<
113             GC,
114             std::pair<Key const, Value>,
115             split_list::details::wrap_map_traits<Key, Value, Traits>
116         >
117     {
118         //@cond
119         typedef container::SplitListSet<
120             GC,
121             std::pair<Key const, Value>,
122             split_list::details::wrap_map_traits<Key, Value, Traits>
123         >  base_class;
124         //@endcond
125
126     public:
127         typedef GC     gc;          ///< Garbage collector
128         typedef Key    key_type;    ///< key type
129         typedef Value  mapped_type; ///< type of value to be stored in the map
130         typedef Traits options;     ///< Map traits
131
132         typedef std::pair<key_type const, mapped_type>  value_type  ;   ///< key-value pair type
133         typedef typename base_class::ordered_list       ordered_list;   ///< Underlying ordered list class
134         typedef typename base_class::key_comparator     key_comparator; ///< key compare functor
135
136         typedef typename base_class::hash           hash;         ///< Hash functor for \ref key_type
137         typedef typename base_class::item_counter   item_counter; ///< Item counter type
138         typedef typename base_class::stat           stat;         ///< Internal statistics
139
140     protected:
141         //@cond
142         typedef typename base_class::maker::traits::key_accessor key_accessor;
143         typedef typename base_class::node_type node_type;
144         //@endcond
145
146     public:
147         /// Guarded pointer
148         typedef typename gc::template guarded_ptr< node_type, value_type, details::guarded_ptr_cast_set<node_type, value_type> > guarded_ptr;
149
150     public:
151         /// Forward iterator (see \p SplitListSet::iterator)
152         /**
153             Remember, the iterator <tt>operator -> </tt> and <tt>operator *</tt> returns \ref value_type pointer and reference.
154             To access item key and value use <tt>it->first</tt> and <tt>it->second</tt> respectively.
155         */
156         typedef typename base_class::iterator iterator;
157
158         /// Const forward iterator (see SplitListSet::const_iterator)
159         typedef typename base_class::const_iterator const_iterator;
160
161         /// Returns a forward iterator addressing the first element in a map
162         /**
163             For empty map \code begin() == end() \endcode
164         */
165         iterator begin()
166         {
167             return base_class::begin();
168         }
169
170         /// Returns an iterator that addresses the location succeeding the last element in a map
171         /**
172             Do not use the value returned by <tt>end</tt> function to access any item.
173             The returned value can be used only to control reaching the end of the map.
174             For empty map \code begin() == end() \endcode
175         */
176         iterator end()
177         {
178             return base_class::end();
179         }
180
181         /// Returns a forward const iterator addressing the first element in a map
182         //@{
183         const_iterator begin() const
184         {
185             return base_class::begin();
186         }
187         const_iterator cbegin() const
188         {
189             return base_class::cbegin();
190         }
191         //@}
192
193         /// Returns an const iterator that addresses the location succeeding the last element in a map
194         //@{
195         const_iterator end() const
196         {
197             return base_class::end();
198         }
199         const_iterator cend() const
200         {
201             return base_class::cend();
202         }
203         //@}
204
205     public:
206         /// Initializes split-ordered map of default capacity
207         /**
208             The default capacity is defined in bucket table constructor.
209             See \p intrusive::split_list::expandable_bucket_table, \p intrusive::split_list::static_bucket_table
210             which selects by \p intrusive::split_list::traits::dynamic_bucket_table.
211         */
212         SplitListMap()
213             : base_class()
214         {}
215
216         /// Initializes split-ordered map
217         SplitListMap(
218             size_t nItemCount           ///< estimated average item count
219             , size_t nLoadFactor = 1    ///< load factor - average item count per bucket. Small integer up to 10, default is 1.
220             )
221             : base_class( nItemCount, nLoadFactor )
222         {}
223
224     public:
225         /// Inserts new node with key and default value
226         /**
227             The function creates a node with \p key and default value, and then inserts the node created into the map.
228
229             Preconditions:
230             - The \ref key_type should be constructible from value of type \p K.
231                 In trivial case, \p K is equal to \ref key_type.
232             - The \ref mapped_type should be default-constructible.
233
234             Returns \p true if inserting successful, \p false otherwise.
235         */
236         template <typename K>
237         bool insert( K const& key )
238         {
239             //TODO: pass arguments by reference (make_pair makes copy)
240             return base_class::insert( std::make_pair( key, mapped_type() ) );
241         }
242
243         /// Inserts new node
244         /**
245             The function creates a node with copy of \p val value
246             and then inserts the node created into the map.
247
248             Preconditions:
249             - The \ref key_type should be constructible from \p key of type \p K.
250             - The \ref mapped_type should be constructible from \p val of type \p V.
251
252             Returns \p true if \p val is inserted into the map, \p false otherwise.
253         */
254         template <typename K, typename V>
255         bool insert( K const& key, V const& val )
256         {
257             //TODO: pass arguments by reference (make_pair makes copy)
258             return base_class::insert( std::make_pair(key, val) );
259         }
260
261         /// Inserts new node and initialize it by a functor
262         /**
263             This function inserts new node with key \p key and if inserting is successful then it calls
264             \p func functor with signature
265             \code
266                 struct functor {
267                     void operator()( value_type& item );
268                 };
269             \endcode
270
271             The argument \p item of user-defined functor \p func is the reference
272             to the map's item inserted:
273                 - <tt>item.first</tt> is a const reference to item's key that cannot be changed.
274                 - <tt>item.second</tt> is a reference to item's value that may be changed.
275
276             It should be keep in mind that concurrent modifications of \p <tt>item.second</tt> may be possible.
277
278             The key_type should be constructible from value of type \p K.
279
280             The function allows to split creating of new item into two part:
281             - create item from \p key;
282             - insert new item into the map;
283             - if inserting is successful, initialize the value of item by calling \p func functor
284
285             This can be useful if complete initialization of object of \p mapped_type is heavyweight and
286             it is preferable that the initialization should be completed only if inserting is successful.
287
288             @warning For \ref cds_nonintrusive_MichaelKVList_gc "MichaelKVList" as the bucket see \ref cds_intrusive_item_creating "insert item troubleshooting".
289             \ref cds_nonintrusive_LazyKVList_gc "LazyKVList" provides exclusive access to inserted item and does not require any node-level
290             synchronization.
291         */
292         template <typename K, typename Func>
293         bool insert_with( K const& key, Func func )
294         {
295             //TODO: pass arguments by reference (make_pair makes copy)
296             return base_class::insert( std::make_pair( key, mapped_type() ), func );
297         }
298
299         /// For key \p key inserts data of type \p mapped_type created from \p args
300         /**
301             \p key_type should be constructible from type \p K
302
303             Returns \p true if inserting successful, \p false otherwise.
304         */
305         template <typename K, typename... Args>
306         bool emplace( K&& key, Args&&... args )
307         {
308             return base_class::emplace( std::forward<K>(key), std::move(mapped_type(std::forward<Args>(args)...)));
309         }
310
311         /// Updates the node
312         /**
313             The operation performs inserting or changing data with lock-free manner.
314
315             If \p key is not found in the map, then \p key is inserted iff \p bAllowInsert is \p true.
316             Otherwise, the functor \p func is called with item found.
317
318             The functor signature is:
319             \code
320                 struct my_functor {
321                     void operator()( bool bNew, value_type& item );
322                 };
323             \endcode
324
325             with arguments:
326             - \p bNew - \p true if the item has been inserted, \p false otherwise
327             - \p item - item of the map
328
329             Returns <tt> std::pair<bool, bool> </tt> where \p first is true if operation is successfull,
330             \p second is true if new item has been added or \p false if the item with \p key
331             already is in the map.
332
333             @warning For \ref cds_nonintrusive_MichaelKVList_gc "MichaelKVList" as the ordered list see \ref cds_intrusive_item_creating "insert item troubleshooting".
334             \ref cds_nonintrusive_LazyKVList_gc "LazyKVList" provides exclusive access to inserted item and does not require any node-level
335             synchronization.
336         */
337         template <typename K, typename Func>
338         std::pair<bool, bool> update( K const& key, Func func, bool bAllowInsert = true )
339         {
340             //TODO: pass arguments by reference (make_pair makes copy)
341             return base_class::update( std::make_pair( key, mapped_type() ),
342                 [&func](bool bNew, value_type& item, value_type const& /*val*/) {
343                     func( bNew, item );
344                 },
345                 bAllowInsert );
346         }
347         //@cond
348         // Deprecated, use update()
349         template <typename K, typename Func>
350         std::pair<bool, bool> ensure( K const& key, Func func )
351         {
352             return update( key, func, true );
353         }
354         //@endcond
355
356         /// Deletes \p key from the map
357         /** \anchor cds_nonintrusive_SplitListMap_erase_val
358
359             Return \p true if \p key is found and deleted, \p false otherwise
360         */
361         template <typename K>
362         bool erase( K const& key )
363         {
364             return base_class::erase( key );
365         }
366
367         /// Deletes the item from the map using \p pred predicate for searching
368         /**
369             The function is an analog of \ref cds_nonintrusive_SplitListMap_erase_val "erase(K const&)"
370             but \p pred is used for key comparing.
371             \p Less functor has the interface like \p std::less.
372             \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the map.
373         */
374         template <typename K, typename Less>
375         bool erase_with( K const& key, Less pred )
376         {
377             CDS_UNUSED( pred );
378             return base_class::erase_with( key, cds::details::predicate_wrapper<value_type, Less, key_accessor>() );
379         }
380
381         /// Deletes \p key from the map
382         /** \anchor cds_nonintrusive_SplitListMap_erase_func
383
384             The function searches an item with key \p key, calls \p f functor
385             and deletes the item. If \p key is not found, the functor is not called.
386
387             The functor \p Func interface is:
388             \code
389             struct extractor {
390                 void operator()(value_type& item) { ... }
391             };
392             \endcode
393
394             Return \p true if key is found and deleted, \p false otherwise
395         */
396         template <typename K, typename Func>
397         bool erase( K const& key, Func f )
398         {
399             return base_class::erase( key, f );
400         }
401
402         /// Deletes the item from the map using \p pred predicate for searching
403         /**
404             The function is an analog of \ref cds_nonintrusive_SplitListMap_erase_func "erase(K const&, Func)"
405             but \p pred is used for key comparing.
406             \p Less functor has the interface like \p std::less.
407             \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the map.
408         */
409         template <typename K, typename Less, typename Func>
410         bool erase_with( K const& key, Less pred, Func f )
411         {
412             CDS_UNUSED( pred );
413             return base_class::erase_with( key, cds::details::predicate_wrapper<value_type, Less, key_accessor>(), f );
414         }
415
416         /// Extracts the item with specified \p key
417         /** \anchor cds_nonintrusive_SplitListMap_hp_extract
418             The function searches an item with key equal to \p key,
419             unlinks it from the map, and returns it as \p guarded_ptr.
420             If \p key is not found the function returns an empty guarded pointer.
421
422             Note the compare functor should accept a parameter of type \p K that may be not the same as \p value_type.
423
424             The extracted item is freed automatically when returned \p guarded_ptr object will be destroyed or released.
425             @note Each \p guarded_ptr object uses the GC's guard that can be limited resource.
426
427             Usage:
428             \code
429             typedef cds::container::SplitListMap< your_template_args > splitlist_map;
430             splitlist_map theMap;
431             // ...
432             {
433                 splitlist_map::guarded_ptr gp(theMap.extract( 5 ));
434                 if ( gp ) {
435                     // Deal with gp
436                     // ...
437                 }
438                 // Destructor of gp releases internal HP guard
439             }
440             \endcode
441         */
442         template <typename K>
443         guarded_ptr extract( K const& key )
444         {
445             guarded_ptr gp;
446             base_class::extract_( gp.guard(), key );
447             return gp;
448         }
449
450         /// Extracts the item using compare functor \p pred
451         /**
452             The function is an analog of \ref cds_nonintrusive_SplitListMap_hp_extract "extract(K const&)"
453             but \p pred predicate is used for key comparing.
454
455             \p Less functor has the semantics like \p std::less but should take arguments of type \ref value_type and \p K
456             in any order.
457             \p pred must imply the same element order as the comparator used for building the map.
458         */
459         template <typename K, typename Less>
460         guarded_ptr extract_with( K const& key, Less pred )
461         {
462             CDS_UNUSED( pred );
463             guarded_ptr gp;
464             base_class::extract_with_( gp.guard(), key, cds::details::predicate_wrapper<value_type, Less, key_accessor>() );
465             return gp;
466         }
467
468         /// Finds the key \p key
469         /** \anchor cds_nonintrusive_SplitListMap_find_cfunc
470
471             The function searches the item with key equal to \p key and calls the functor \p f for item found.
472             The interface of \p Func functor is:
473             \code
474             struct functor {
475                 void operator()( value_type& item );
476             };
477             \endcode
478             where \p item is the item found.
479
480             The functor may change \p item.second. Note that the functor is only guarantee
481             that \p item cannot be disposed during functor is executing.
482             The functor does not serialize simultaneous access to the map's \p item. If such access is
483             possible you must provide your own synchronization schema on item level to exclude unsafe item modifications.
484
485             The function returns \p true if \p key is found, \p false otherwise.
486         */
487         template <typename K, typename Func>
488         bool find( K const& key, Func f )
489         {
490             return base_class::find( key, [&f](value_type& pair, K const&){ f( pair ); } );
491         }
492
493         /// Finds the key \p val using \p pred predicate for searching
494         /**
495             The function is an analog of \ref cds_nonintrusive_SplitListMap_find_cfunc "find(K const&, Func)"
496             but \p pred is used for key comparing.
497             \p Less functor has the interface like \p std::less.
498             \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the map.
499         */
500         template <typename K, typename Less, typename Func>
501         bool find_with( K const& key, Less pred, Func f )
502         {
503             CDS_UNUSED( pred );
504             return base_class::find_with( key,
505                 cds::details::predicate_wrapper<value_type, Less, key_accessor>(),
506                 [&f](value_type& pair, K const&){ f( pair ); } );
507         }
508
509         /// Checks whether the map contains \p key
510         /**
511             The function searches the item with key equal to \p key
512             and returns \p true if it is found, and \p false otherwise.
513
514             Note the hash functor specified for class \p Traits template parameter
515             should accept a parameter of type \p Q that can be not the same as \p value_type.
516             Otherwise, you may use \p contains( Q const&, Less pred ) functions with explicit predicate for key comparing.
517         */
518         template <typename K>
519         bool contains( K const& key )
520         {
521             return base_class::contains( key );
522         }
523         //@cond
524         // Deprecated, use contains()
525         template <typename K>
526         bool find( K const& key )
527         {
528             return contains( key );
529         }
530         //@endcond
531
532         /// Checks whether the map contains \p key using \p pred predicate for searching
533         /**
534             The function is similar to <tt>contains( key )</tt> but \p pred is used for key comparing.
535             \p Less functor has the interface like \p std::less.
536             \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the map.
537         */
538         template <typename K, typename Less>
539         bool contains( K const& key, Less pred )
540         {
541             CDS_UNUSED( pred );
542             return base_class::contains( key, cds::details::predicate_wrapper<value_type, Less, key_accessor>() );
543         }
544         //@cond
545         // Deprecated, use contains()
546         template <typename K, typename Less>
547         bool find_with( K const& key, Less pred )
548         {
549             return contains( key, pred );
550         }
551         //@endcond
552
553         /// Finds \p key and return the item found
554         /** \anchor cds_nonintrusive_SplitListMap_hp_get
555             The function searches the item with key equal to \p key
556             and returns the item found as a guarded pointer.
557             If \p key is not found the function returns an empty guarded pointer.
558
559             @note Each \p guarded_ptr object uses one GC's guard which can be limited resource.
560
561             Usage:
562             \code
563             typedef cds::container::SplitListMap< your_template_params >  splitlist_map;
564             splitlist_map theMap;
565             // ...
566             {
567                 splitlist_map::guarded_ptr gp(theMap.get( 5 ));
568                 if ( gp ) {
569                     // Deal with gp
570                     //...
571                 }
572                 // Destructor of guarded_ptr releases internal HP guard
573             }
574             \endcode
575
576             Note the compare functor specified for split-list map
577             should accept a parameter of type \p K that can be not the same as \p value_type.
578         */
579         template <typename K>
580         guarded_ptr get( K const& key )
581         {
582             guarded_ptr gp;
583             base_class::get_( gp.guard(), key );
584             return gp;
585         }
586
587         /// Finds \p key and return the item found
588         /**
589             The function is an analog of \ref cds_nonintrusive_SplitListMap_hp_get "get( K const&)"
590             but \p pred is used for comparing the keys.
591
592             \p Less functor has the semantics like \p std::less but should take arguments of type \ref value_type and \p K
593             in any order.
594             \p pred must imply the same element order as the comparator used for building the map.
595         */
596         template <typename K, typename Less>
597         guarded_ptr get_with( K const& key, Less pred )
598         {
599             CDS_UNUSED( pred );
600             guarded_ptr gp;
601             base_class::get_with_( gp.guard(), key, cds::details::predicate_wrapper<value_type, Less, key_accessor>() );
602             return gp;
603         }
604
605         /// Clears the map (not atomic)
606         void clear()
607         {
608             base_class::clear();
609         }
610
611         /// Checks if the map is empty
612         /**
613             Emptiness is checked by item counting: if item count is zero then the map is empty.
614             Thus, the correct item counting is an important part of the map implementation.
615         */
616         bool empty() const
617         {
618             return base_class::empty();
619         }
620
621         /// Returns item count in the map
622         size_t size() const
623         {
624             return base_class::size();
625         }
626
627         /// Returns internal statistics
628         stat const& statistics() const
629         {
630             return base_class::statistics();
631         }
632     };
633
634
635 }} // namespace cds::container
636
637 #endif // #ifndef CDSLIB_CONTAINER_SPLIT_LIST_MAP_H