include/llvm/ADT/FoldingSet.h

   1 //===-- llvm/ADT/FoldingSet.h - Uniquing Hash Set ---------------*- 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 defines a hash set that can be used to remove duplication of nodes
  11 // in a graph.  This code was originally created by Chris Lattner for use with
  12 // SelectionDAGCSEMap, but was isolated to provide use across the llvm code set.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #ifndef LLVM_ADT_FOLDINGSET_H
  17 #define LLVM_ADT_FOLDINGSET_H
  18
  19 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  20 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  21 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
  22
  23 namespace llvm {
  24   class APFloat;
  25   class APInt;
  26
  27 /// This folding set used for two purposes:
  28 ///   1. Given information about a node we want to create, look up the unique
  29 ///      instance of the node in the set.  If the node already exists, return
  30 ///      it, otherwise return the bucket it should be inserted into.
  31 ///   2. Given a node that has already been created, remove it from the set.
  32 ///
  33 /// This class is implemented as a single-link chained hash table, where the
  34 /// "buckets" are actually the nodes themselves (the next pointer is in the
  35 /// node).  The last node points back to the bucket to simplify node removal.
  36 ///
  37 /// Any node that is to be included in the folding set must be a subclass of
  38 /// FoldingSetNode.  The node class must also define a Profile method used to
  39 /// establish the unique bits of data for the node.  The Profile method is
  40 /// passed a FoldingSetNodeID object which is used to gather the bits.  Just
  41 /// call one of the Add* functions defined in the FoldingSetImpl::NodeID class.
  42 /// NOTE: That the folding set does not own the nodes and it is the
  43 /// responsibility of the user to dispose of the nodes.
  44 ///
  45 /// Eg.
  46 ///    class MyNode : public FoldingSetNode {
  47 ///    private:
  48 ///      std::string Name;
  49 ///      unsigned Value;
  50 ///    public:
  51 ///      MyNode(const char *N, unsigned V) : Name(N), Value(V) {}
  52 ///       ...
  53 ///      void Profile(FoldingSetNodeID &ID) const {
  54 ///        ID.AddString(Name);
  55 ///        ID.AddInteger(Value);
  56 ///       }
  57 ///       ...
  58 ///     };
  59 ///
  60 /// To define the folding set itself use the FoldingSet template;
  61 ///
  62 /// Eg.
  63 ///    FoldingSet<MyNode> MyFoldingSet;
  64 ///
  65 /// Four public methods are available to manipulate the folding set;
  66 ///
  67 /// 1) If you have an existing node that you want add to the set but unsure
  68 /// that the node might already exist then call;
  69 ///
  70 ///    MyNode *M = MyFoldingSet.GetOrInsertNode(N);
  71 ///
  72 /// If The result is equal to the input then the node has been inserted.
  73 /// Otherwise, the result is the node existing in the folding set, and the
  74 /// input can be discarded (use the result instead.)
  75 ///
  76 /// 2) If you are ready to construct a node but want to check if it already
  77 /// exists, then call FindNodeOrInsertPos with a FoldingSetNodeID of the bits to
  78 /// check;
  79 ///
  80 ///   FoldingSetNodeID ID;
  81 ///   ID.AddString(Name);
  82 ///   ID.AddInteger(Value);
  83 ///   void *InsertPoint;
  84 ///
  85 ///    MyNode *M = MyFoldingSet.FindNodeOrInsertPos(ID, InsertPoint);
  86 ///
  87 /// If found then M with be non-NULL, else InsertPoint will point to where it
  88 /// should be inserted using InsertNode.
  89 ///
  90 /// 3) If you get a NULL result from FindNodeOrInsertPos then you can as a new
  91 /// node with FindNodeOrInsertPos;
  92 ///
  93 ///    InsertNode(N, InsertPoint);
  94 ///
  95 /// 4) Finally, if you want to remove a node from the folding set call;
  96 ///
  97 ///    bool WasRemoved = RemoveNode(N);
  98 ///
  99 /// The result indicates whether the node existed in the folding set.
 100
 101 class FoldingSetNodeID;
 102
 103 //===----------------------------------------------------------------------===//
 104 /// FoldingSetImpl - Implements the folding set functionality.  The main
 105 /// structure is an array of buckets.  Each bucket is indexed by the hash of
 106 /// the nodes it contains.  The bucket itself points to the nodes contained
 107 /// in the bucket via a singly linked list.  The last node in the list points
 108 /// back to the bucket to facilitate node removal.
 109 ///
 110 class FoldingSetImpl {
 111 protected:
 112   /// Buckets - Array of bucket chains.
 113   ///
 114   void **Buckets;
 115
 116   /// NumBuckets - Length of the Buckets array.  Always a power of 2.
 117   ///
 118   unsigned NumBuckets;
 119
 120   /// NumNodes - Number of nodes in the folding set. Growth occurs when NumNodes
 121   /// is greater than twice the number of buckets.
 122   unsigned NumNodes;
 123
 124 public:
 125   explicit FoldingSetImpl(unsigned Log2InitSize = 6);
 126   virtual ~FoldingSetImpl();
 127
 128   //===--------------------------------------------------------------------===//
 129   /// Node - This class is used to maintain the singly linked bucket list in
 130   /// a folding set.
 131   ///
 132   class Node {
 133   private:
 134     // NextInFoldingSetBucket - next link in the bucket list.
 135     void *NextInFoldingSetBucket;
 136
 137   public:
 138
 139     Node() : NextInFoldingSetBucket(0) {}
 140
 141     // Accessors
 142     void *getNextInBucket() const { return NextInFoldingSetBucket; }
 143     void SetNextInBucket(void *N) { NextInFoldingSetBucket = N; }
 144   };
 145
 146   /// clear - Remove all nodes from the folding set.
 147   void clear();
 148
 149   /// RemoveNode - Remove a node from the folding set, returning true if one
 150   /// was removed or false if the node was not in the folding set.
 151   bool RemoveNode(Node *N);
 152
 153   /// GetOrInsertNode - If there is an existing simple Node exactly
 154   /// equal to the specified node, return it.  Otherwise, insert 'N' and return
 155   /// it instead.
 156   Node *GetOrInsertNode(Node *N);
 157
 158   /// FindNodeOrInsertPos - Look up the node specified by ID.  If it exists,
 159   /// return it.  If not, return the insertion token that will make insertion
 160   /// faster.
 161   Node *FindNodeOrInsertPos(const FoldingSetNodeID &ID, void *&InsertPos);
 162
 163   /// InsertNode - Insert the specified node into the folding set, knowing that
 164   /// it is not already in the folding set.  InsertPos must be obtained from
 165   /// FindNodeOrInsertPos.
 166   void InsertNode(Node *N, void *InsertPos);
 167
 168   /// size - Returns the number of nodes in the folding set.
 169   unsigned size() const { return NumNodes; }
 170
 171   /// empty - Returns true if there are no nodes in the folding set.
 172   bool empty() const { return NumNodes == 0; }
 173
 174 private:
 175
 176   /// GrowHashTable - Double the size of the hash table and rehash everything.
 177   ///
 178   void GrowHashTable();
 179
 180 protected:
 181
 182   /// GetNodeProfile - Instantiations of the FoldingSet template implement
 183   /// this function to gather data bits for the given node.
 184   virtual void GetNodeProfile(FoldingSetNodeID &ID, Node *N) const = 0;
 185 };
 186
 187 //===----------------------------------------------------------------------===//
 188 /// FoldingSetTrait - This trait class is used to define behavior of how
 189 ///  to "profile" (in the FoldingSet parlance) an object of a given type.
 190 ///  The default behavior is to invoke a 'Profile' method on an object, but
 191 ///  through template specialization the behavior can be tailored for specific
 192 ///  types.  Combined with the FoldingSetNodeWrapper classs, one can add objects
 193 ///  to FoldingSets that were not originally designed to have that behavior.
 194 ///
 195 template<typename T> struct FoldingSetTrait {
 196   static inline void Profile(const T& X, FoldingSetNodeID& ID) { X.Profile(ID);}
 197   static inline void Profile(T& X, FoldingSetNodeID& ID) { X.Profile(ID); }
 198 };
 199
 200 //===--------------------------------------------------------------------===//
 201 /// FoldingSetNodeID - This class is used to gather all the unique data bits of
 202 /// a node.  When all the bits are gathered this class is used to produce a
 203 /// hash value for the node.
 204 ///
 205 class FoldingSetNodeID {
 206   /// Bits - Vector of all the data bits that make the node unique.
 207   /// Use a SmallVector to avoid a heap allocation in the common case.
 208   SmallVector<unsigned, 32> Bits;
 209
 210 public:
 211   FoldingSetNodeID() {}
 212
 213   /// getRawData - Return the ith entry in the Bits data.
 214   ///
 215   unsigned getRawData(unsigned i) const {
 216     return Bits[i];
 217   }
 218
 219   /// Add* - Add various data types to Bit data.
 220   ///
 221   void AddPointer(const void *Ptr);
 222   void AddInteger(signed I);
 223   void AddInteger(unsigned I);
 224   void AddInteger(long I);
 225   void AddInteger(unsigned long I);
 226   void AddInteger(long long I);
 227   void AddInteger(unsigned long long I);
 228   void AddBoolean(bool B) { AddInteger(B ? 1U : 0U); }
 229   void AddString(StringRef String);
 230
 231   template <typename T>
 232   inline void Add(const T& x) { FoldingSetTrait<T>::Profile(x, *this); }
 233
 234   /// clear - Clear the accumulated profile, allowing this FoldingSetNodeID
 235   ///  object to be used to compute a new profile.
 236   inline void clear() { Bits.clear(); }
 237
 238   /// ComputeHash - Compute a strong hash value for this FoldingSetNodeID, used
 239   ///  to lookup the node in the FoldingSetImpl.
 240   unsigned ComputeHash() const;
 241
 242   /// operator== - Used to compare two nodes to each other.
 243   ///
 244   bool operator==(const FoldingSetNodeID &RHS) const;
 245 };
 246
 247 // Convenience type to hide the implementation of the folding set.
 248 typedef FoldingSetImpl::Node FoldingSetNode;
 249 template<class T> class FoldingSetIterator;
 250 template<class T> class FoldingSetBucketIterator;
 251
 252 //===----------------------------------------------------------------------===//
 253 /// FoldingSet - This template class is used to instantiate a specialized
 254 /// implementation of the folding set to the node class T.  T must be a
 255 /// subclass of FoldingSetNode and implement a Profile function.
 256 ///
 257 template<class T> class FoldingSet : public FoldingSetImpl {
 258 private:
 259   /// GetNodeProfile - Each instantiatation of the FoldingSet needs to provide a
 260   /// way to convert nodes into a unique specifier.
 261   virtual void GetNodeProfile(FoldingSetNodeID &ID, Node *N) const {
 262     T *TN = static_cast<T *>(N);
 263     FoldingSetTrait<T>::Profile(*TN,ID);
 264   }
 265
 266 public:
 267   explicit FoldingSet(unsigned Log2InitSize = 6)
 268   : FoldingSetImpl(Log2InitSize)
 269   {}
 270
 271   typedef FoldingSetIterator<T> iterator;
 272   iterator begin() { return iterator(Buckets); }
 273   iterator end() { return iterator(Buckets+NumBuckets); }
 274
 275   typedef FoldingSetIterator<const T> const_iterator;
 276   const_iterator begin() const { return const_iterator(Buckets); }
 277   const_iterator end() const { return const_iterator(Buckets+NumBuckets); }
 278
 279   typedef FoldingSetBucketIterator<T> bucket_iterator;
 280
 281   bucket_iterator bucket_begin(unsigned hash) {
 282     return bucket_iterator(Buckets + (hash & (NumBuckets-1)));
 283   }
 284
 285   bucket_iterator bucket_end(unsigned hash) {
 286     return bucket_iterator(Buckets + (hash & (NumBuckets-1)), true);
 287   }
 288
 289   /// GetOrInsertNode - If there is an existing simple Node exactly
 290   /// equal to the specified node, return it.  Otherwise, insert 'N' and
 291   /// return it instead.
 292   T *GetOrInsertNode(Node *N) {
 293     return static_cast<T *>(FoldingSetImpl::GetOrInsertNode(N));
 294   }
 295
 296   /// FindNodeOrInsertPos - Look up the node specified by ID.  If it exists,
 297   /// return it.  If not, return the insertion token that will make insertion
 298   /// faster.
 299   T *FindNodeOrInsertPos(const FoldingSetNodeID &ID, void *&InsertPos) {
 300     return static_cast<T *>(FoldingSetImpl::FindNodeOrInsertPos(ID, InsertPos));
 301   }
 302 };
 303
 304 //===----------------------------------------------------------------------===//
 305 /// FoldingSetIteratorImpl - This is the common iterator support shared by all
 306 /// folding sets, which knows how to walk the folding set hash table.
 307 class FoldingSetIteratorImpl {
 308 protected:
 309   FoldingSetNode *NodePtr;
 310   FoldingSetIteratorImpl(void **Bucket);
 311   void advance();
 312
 313 public:
 314   bool operator==(const FoldingSetIteratorImpl &RHS) const {
 315     return NodePtr == RHS.NodePtr;
 316   }
 317   bool operator!=(const FoldingSetIteratorImpl &RHS) const {
 318     return NodePtr != RHS.NodePtr;
 319   }
 320 };
 321
 322
 323 template<class T>
 324 class FoldingSetIterator : public FoldingSetIteratorImpl {
 325 public:
 326   explicit FoldingSetIterator(void **Bucket) : FoldingSetIteratorImpl(Bucket) {}
 327
 328   T &operator*() const {
 329     return *static_cast<T*>(NodePtr);
 330   }
 331
 332   T *operator->() const {
 333     return static_cast<T*>(NodePtr);
 334   }
 335
 336   inline FoldingSetIterator& operator++() {          // Preincrement
 337     advance();
 338     return *this;
 339   }
 340   FoldingSetIterator operator++(int) {        // Postincrement
 341     FoldingSetIterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
 342   }
 343 };
 344
 345 //===----------------------------------------------------------------------===//
 346 /// FoldingSetBucketIteratorImpl - This is the common bucket iterator support
 347 ///  shared by all folding sets, which knows how to walk a particular bucket
 348 ///  of a folding set hash table.
 349
 350 class FoldingSetBucketIteratorImpl {
 351 protected:
 352   void *Ptr;
 353
 354   explicit FoldingSetBucketIteratorImpl(void **Bucket);
 355
 356   FoldingSetBucketIteratorImpl(void **Bucket, bool)
 357     : Ptr(Bucket) {}
 358
 359   void advance() {
 360     void *Probe = static_cast<FoldingSetNode*>(Ptr)->getNextInBucket();
 361     uintptr_t x = reinterpret_cast<uintptr_t>(Probe) & ~0x1;
 362     Ptr = reinterpret_cast<void*>(x);
 363   }
 364
 365 public:
 366   bool operator==(const FoldingSetBucketIteratorImpl &RHS) const {
 367     return Ptr == RHS.Ptr;
 368   }
 369   bool operator!=(const FoldingSetBucketIteratorImpl &RHS) const {
 370     return Ptr != RHS.Ptr;
 371   }
 372 };
 373
 374
 375 template<class T>
 376 class FoldingSetBucketIterator : public FoldingSetBucketIteratorImpl {
 377 public:
 378   explicit FoldingSetBucketIterator(void **Bucket) :
 379     FoldingSetBucketIteratorImpl(Bucket) {}
 380
 381   FoldingSetBucketIterator(void **Bucket, bool) :
 382     FoldingSetBucketIteratorImpl(Bucket, true) {}
 383
 384   T& operator*() const { return *static_cast<T*>(Ptr); }
 385   T* operator->() const { return static_cast<T*>(Ptr); }
 386
 387   inline FoldingSetBucketIterator& operator++() { // Preincrement
 388     advance();
 389     return *this;
 390   }
 391   FoldingSetBucketIterator operator++(int) {      // Postincrement
 392     FoldingSetBucketIterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
 393   }
 394 };
 395
 396 //===----------------------------------------------------------------------===//
 397 /// FoldingSetNodeWrapper - This template class is used to "wrap" arbitrary
 398 /// types in an enclosing object so that they can be inserted into FoldingSets.
 399 template <typename T>
 400 class FoldingSetNodeWrapper : public FoldingSetNode {
 401   T data;
 402 public:
 403   explicit FoldingSetNodeWrapper(const T& x) : data(x) {}
 404   virtual ~FoldingSetNodeWrapper() {}
 405
 406   template<typename A1>
 407   explicit FoldingSetNodeWrapper(const A1& a1)
 408     : data(a1) {}
 409
 410   template <typename A1, typename A2>
 411   explicit FoldingSetNodeWrapper(const A1& a1, const A2& a2)
 412     : data(a1,a2) {}
 413
 414   template <typename A1, typename A2, typename A3>
 415   explicit FoldingSetNodeWrapper(const A1& a1, const A2& a2, const A3& a3)
 416     : data(a1,a2,a3) {}
 417
 418   template <typename A1, typename A2, typename A3, typename A4>
 419   explicit FoldingSetNodeWrapper(const A1& a1, const A2& a2, const A3& a3,
 420                                  const A4& a4)
 421     : data(a1,a2,a3,a4) {}
 422
 423   template <typename A1, typename A2, typename A3, typename A4, typename A5>
 424   explicit FoldingSetNodeWrapper(const A1& a1, const A2& a2, const A3& a3,
 425                                  const A4& a4, const A5& a5)
 426   : data(a1,a2,a3,a4,a5) {}
 427
 428
 429   void Profile(FoldingSetNodeID& ID) { FoldingSetTrait<T>::Profile(data, ID); }
 430
 431   T& getValue() { return data; }
 432   const T& getValue() const { return data; }
 433
 434   operator T&() { return data; }
 435   operator const T&() const { return data; }
 436 };
 437
 438 //===----------------------------------------------------------------------===//
 439 /// FastFoldingSetNode - This is a subclass of FoldingSetNode which stores
 440 /// a FoldingSetNodeID value rather than requiring the node to recompute it
 441 /// each time it is needed. This trades space for speed (which can be
 442 /// significant if the ID is long), and it also permits nodes to drop
 443 /// information that would otherwise only be required for recomputing an ID.
 444 class FastFoldingSetNode : public FoldingSetNode {
 445   FoldingSetNodeID FastID;
 446 protected:
 447   explicit FastFoldingSetNode(const FoldingSetNodeID &ID) : FastID(ID) {}
 448 public:
 449   void Profile(FoldingSetNodeID& ID) { ID = FastID; }
 450 };
 451
 452 //===----------------------------------------------------------------------===//
 453 // Partial specializations of FoldingSetTrait.
 454
 455 template<typename T> struct FoldingSetTrait<T*> {
 456   static inline void Profile(const T* X, FoldingSetNodeID& ID) {
 457     ID.AddPointer(X);
 458   }
 459   static inline void Profile(T* X, FoldingSetNodeID& ID) {
 460     ID.AddPointer(X);
 461   }
 462 };
 463
 464 template<typename T> struct FoldingSetTrait<const T*> {
 465   static inline void Profile(const T* X, FoldingSetNodeID& ID) {
 466     ID.AddPointer(X);
 467   }
 468 };
 469
 470 } // End of namespace llvm.
 471
 472 #endif