Fixed Clang 3.7 + libc++ issues
[libcds.git] / cds / container / bronson_avltree_map_rcu.h
index 532877ef159b742701ed6a4c3db93514c1021eb3..be36d86d0f9b71b425c474704f1163660af6ecc6 100644 (file)
@@ -1,8 +1,37 @@
-//$$CDS-header$$
+/*
+    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_BRONSON_AVLTREE_MAP_RCU_H
 #define CDSLIB_CONTAINER_BRONSON_AVLTREE_MAP_RCU_H
 
+#include <functional>
 #include <cds/container/impl/bronson_avltree_map_rcu.h>
 
 namespace cds { namespace container {
@@ -43,8 +72,25 @@ namespace cds { namespace container {
 
         Source:
             - [2010] N.Bronson, J.Casper, H.Chafi, K.Olukotun "A Practical Concurrent Binary Search Tree"
-
-        bla-bla-bla
+            - <a href="http://github.com/nbronson/snaptree">Java implementation</a>
+
+        This is a concurrent AVL tree algorithm that uses hand-over-hand optimistic validation,
+        a concurrency control mechanism for searching and navigating a binary search tree.
+        This mechanism minimizes spurious retries when concurrent structural changes cannot
+        affect the correctness of the search or navigation result.
+        The algorithm is based on partially external trees, a simple scheme that simplifies deletions
+        by leaving a routing node in the tree when deleting a node that has two children,
+        then opportunistically unlinking routing nodes during rebalancing. As in external trees,
+        which store values only in leaf nodes, deletions can be performed locally while holding
+        a fixed number of locks. Partially external trees, however, require far fewer routing nodes
+        than an external tree for most sequences of insertions and deletions.
+        The algorithm uses optimistic concurrency control, but carefully manage the
+        tree in such a way that all atomic regions have fixed read and write sets
+        that are known ahead of time. This allows to reduce practical overheads by embedding
+        the concurrency control directly. To perform tree operations using only fixed sized
+        atomic regions the algo uses the following mechanisms: search operations overlap atomic blocks as
+        in the hand-over-hand locking technique; mutations perform rebalancing separately;
+        and deletions occasionally leave a routing node in the tree.
 
         <b>Template arguments</b>:
         - \p RCU - one of \ref cds_urcu_gc "RCU type"
@@ -54,6 +100,8 @@ namespace cds { namespace container {
             It is possible to declare option-based tree with \p bronson_avltree::make_traits metafunction
             instead of \p Traits template argument.
 
+        There is \ref cds_container_BronsonAVLTreeMap_rcu_ptr "a specialization" for "key -> value pointer" map.
+
         @note Before including <tt><cds/container/bronson_avltree_map_rcu.h></tt> you should include appropriate RCU header file,
         see \ref cds_urcu_gc "RCU type" for list of existing RCU class and corresponding header files.
     */
@@ -97,6 +145,10 @@ namespace cds { namespace container {
 
         /// Enabled or disabled @ref bronson_avltree::relaxed_insert "relaxed insertion"
         static bool const c_bRelaxedInsert = traits::relaxed_insert;
+
+        /// Group of \p extract_xxx functions does not require external locking
+        static CDS_CONSTEXPR const bool c_bExtractLockExternal = base_class::c_bExtractLockExternal;
+
         typedef typename base_class::rcu_lock   rcu_lock;  ///< RCU scoped lock
 
         /// Returned pointer to \p mapped_type of extracted node
@@ -211,7 +263,7 @@ namespace cds { namespace container {
             ) == update_flags::result_inserted;
         }
 
-        /// For key \p key inserts data of type \p mapped_type created in-place from \p args
+        /// For \p key inserts data of type \p mapped_type created in-place from \p args
         /**
             Returns \p true if inserting successful, \p false otherwise.
 
@@ -220,26 +272,31 @@ namespace cds { namespace container {
         template <typename K, typename... Args>
         bool emplace( K&& key, Args&&... args )
         {
-            return base_class::do_update( key, key_comparator(),
-                [&]( node_type * pNode ) -> mapped_type* 
-                {
-                    assert( pNode->m_pValue.load( memory_model::memory_order_relaxed ) == nullptr );
-                    CDS_UNUSED( pNode );
-                    return cxx_allocator().New( std::forward<Args>(args)...);
-                },
-                update_flags::allow_insert
-            ) == update_flags::result_inserted;
+            struct scoped_ptr
+            {
+                mapped_type * pVal;
+                scoped_ptr( mapped_type * p ): pVal( p ) {}
+                ~scoped_ptr() { if ( pVal ) cxx_allocator().Delete( pVal ); }
+                void release() { pVal = nullptr; }
+            };
+
+            scoped_ptr p( cxx_allocator().MoveNew( std::forward<Args>( args )... ));
+            if ( base_class::insert( std::forward<K>( key ), p.pVal )) {
+                p.release();
+                return true;
+            }
+            return false;
         }
 
-        /// Ensures that the \p key exists in the map
+        /// Updates the value for \p key
         /**
             The operation performs inserting or changing data with lock-free manner.
 
             If the \p key not found in the map, then the new item created from \p key
-            is inserted into the map (note that in this case the \ref key_type should be
-            constructible from type \p K).
+            will be inserted into the map iff \p bAllowInsert is \p true
+            (note that in this case the \ref key_type should be constructible from type \p K).
             Otherwise, the functor \p func is called with item found.
-            The functor \p Func may be a functor:
+            The functor \p Func signature is:
             \code
                 struct my_functor {
                     void operator()( bool bNew, key_type const& key, mapped_type& item );
@@ -250,19 +307,20 @@ namespace cds { namespace container {
             - \p bNew - \p true if the item has been inserted, \p false otherwise
             - \p item - value
 
-            The functor may change any fields of the \p item. The functor is called under the node lock.
+            The functor may change any fields of the \p item. The functor is called under the node lock,
+            the caller can change any field of \p item.
 
             RCU \p synchronize() method can be called. RCU should not be locked.
 
-            Returns <tt> std::pair<bool, bool> </tt> where \p first is \p true if operation is successfull,
+            Returns <tt> std::pair<bool, bool> </tt> where \p first is \p true if operation is successful,
             \p second is \p true if new item has been added or \p false if the item with \p key
-            already is in the tree.
+            already exists.
         */
         template <typename K, typename Func>
-        std::pair<bool, bool> update( K const& key, Func func )
+        std::pair<bool, bool> update( K const& key, Func func, bool bAllowInsert = true )
         {
             int result = base_class::do_update( key, key_comparator(),
-                [&func]( node_type * pNode ) -> mapped_type* 
+                [&func]( node_type * pNode ) -> mapped_type*
                 {
                     mapped_type * pVal = pNode->m_pValue.load( memory_model::memory_order_relaxed );
                     if ( !pVal ) {
@@ -273,11 +331,12 @@ namespace cds { namespace container {
                         func( false, pNode->m_key, *pVal );
                     return pVal;
                 },
-                update_flags::allow_insert | update_flags::allow_update 
+                (bAllowInsert ? update_flags::allow_insert : 0) | update_flags::allow_update
             );
             return std::make_pair( result != 0, (result & update_flags::result_inserted) != 0 );
         }
 
+
         /// Delete \p key from the map
         /**
             RCU \p synchronize() method can be called. RCU should not be locked.
@@ -312,7 +371,7 @@ namespace cds { namespace container {
             The functor \p Func interface:
             \code
             struct extractor {
-                void operator()(mapped_type& item) { ... }
+                void operator()(key_type const& key, mapped_type& item) { ... }
             };
             \endcode
 
@@ -362,7 +421,7 @@ namespace cds { namespace container {
             return base_class::extract_min();
         }
 
-        /// Extracts minimal key key and corresponding value
+        /// Extracts minimal key and corresponding value
         /**
             Returns \p exempt_ptr to the leftmost item.
             If the tree is empty, returns empty \p exempt_ptr.
@@ -394,13 +453,13 @@ namespace cds { namespace container {
             return base_class::extract_min( f );
         }
 
-        /// Extracts minimal key key and corresponding value
+        /// Extracts minimal key and corresponding value
         /**
             This function is a shortcut for the following call:
             \code
                 key_type key;
                 exempt_ptr xp = theTree.extract_min( [&key]( key_type const& k ) { key = k; } );
-            \endode
+            \endcode
             \p key_type should be copy-assignable. The copy of minimal key
             is returned in \p min_key argument.
         */
@@ -416,7 +475,7 @@ namespace cds { namespace container {
             If the set is empty, returns empty \p exempt_ptr.
 
             Note that the function returns only the value for maximal key.
-            To retrieve its key use \p extract_max( Func ) member function.
+            To retrieve its key use \p extract_max( Func ) or \p extract_max_key(key_type&) member function.
 
             @note Due the concurrent nature of the map, the function extracts <i>nearly</i> maximal key.
             It means that the function gets rightmost leaf of the tree and tries to unlink it.
@@ -471,7 +530,7 @@ namespace cds { namespace container {
             \code
                 key_type key;
                 exempt_ptr xp = theTree.extract_max( [&key]( key_type const& k ) { key = k; } );
-            \endode
+            \endcode
             \p key_type should be copy-assignable. The copy of maximal key
             is returned in \p max_key argument.
         */
@@ -546,7 +605,7 @@ namespace cds { namespace container {
             return base_class::find_with( key, pred, f );
         }
 
-        /// Find the key \p key
+        /// Checks whether the map contains \p key
         /**
             The function searches the item with key equal to \p key
             and returns \p true if it is found, and \p false otherwise.
@@ -554,22 +613,21 @@ namespace cds { namespace container {
             The function applies RCU lock internally.
         */
         template <typename K>
-        bool find( K const& key )
+        bool contains( K const& key )
         {
-            return base_class::find( key );
+            return base_class::contains( key );
         }
 
-        /// Finds the key \p val using \p pred predicate for searching
+        /// Checks whether the map contains \p key using \p pred predicate for searching
         /**
-            The function is an analog of \p find(K const&)
-            but \p pred is used for key comparing.
+            The function is similar to <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 map.
+            \p Less must imply the same element order as the comparator used for building the set.
         */
         template <typename K, typename Less>
-        bool find_with( K const& key, Less pred )
+        bool contains( K const& key, Less pred )
         {
-            return base_class::find_with( key, pred );
+            return base_class::contains( key, pred );
         }
 
         /// Clears the map
@@ -605,6 +663,18 @@ namespace cds { namespace container {
             return base_class::statistics();
         }
 
+        /// Returns reference to \p sync_monitor object
+        sync_monitor& monitor()
+        {
+            return base_class::monitor();
+        }
+        //@cond
+        sync_monitor const& monitor() const
+        {
+            return base_class::monitor();
+        }
+        //@endcond
+
         /// Checks internal consistency (not atomic, not thread-safe)
         /**
             The debugging function to check internal consistency of the tree.
@@ -624,7 +694,7 @@ namespace cds { namespace container {
                 void operator()( size_t nLevel, size_t hLeft, size_t hRight );
             };
             \endcode
-            where 
+            where
             - \p nLevel - the level where the violation is found
             - \p hLeft - the height of left subtree
             - \p hRight - the height of right subtree