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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/Support/DataTypes.h"
49 #include "llvm/Support/Host.h"
50 #include "llvm/Support/SwapByteOrder.h"
51 #include "llvm/Support/type_traits.h"
52 #include <algorithm>
53 #include <cassert>
54 #include <cstring>
55 #include <iterator>
56 #include <utility>
57
58 // Allow detecting C++11 feature availability when building with Clang without
59 // breaking other compilers.
60 #ifndef __has_feature
61 # define __has_feature(x) 0
62 #endif
63
64 namespace llvm {
65
66 /// \brief An opaque object representing a hash code.
67 ///
68 /// This object represents the result of hashing some entity. It is intended to
69 /// be used to implement hashtables or other hashing-based data structures.
70 /// While it wraps and exposes a numeric value, this value should not be
71 /// trusted to be stable or predictable across processes or executions.
72 ///
73 /// In order to obtain the hash_code for an object 'x':
74 /// \code
75 ///   using llvm::hash_value;
76 ///   llvm::hash_code code = hash_value(x);
77 /// \endcode
78 class hash_code {
79   size_t value;
80
81 public:
82   /// \brief Default construct a hash_code.
83   /// Note that this leaves the value uninitialized.
84   hash_code() {}
85
86   /// \brief Form a hash code directly from a numerical value.
87   hash_code(size_t value) : value(value) {}
88
89   /// \brief Convert the hash code to its numerical value for use.
90   /*explicit*/ operator size_t() const { return value; }
91
92   friend bool operator==(const hash_code &lhs, const hash_code &rhs) {
93     return lhs.value == rhs.value;
94   }
95   friend bool operator!=(const hash_code &lhs, const hash_code &rhs) {
96     return lhs.value != rhs.value;
97   }
98
99   /// \brief Allow a hash_code to be directly run through hash_value.
100   friend size_t hash_value(const hash_code &code) { return code.value; }
101 };
102
103 /// \brief Compute a hash_code for any integer value.
104 ///
105 /// Note that this function is intended to compute the same hash_code for
106 /// a particular value without regard to the pre-promotion type. This is in
107 /// contrast to hash_combine which may produce different hash_codes for
108 /// differing argument types even if they would implicit promote to a common
109 /// type without changing the value.
110 template <typename T>
111 typename std::enable_if<is_integral_or_enum<T>::value, hash_code>::type
112 hash_value(T value);
113
114 /// \brief Compute a hash_code for a pointer's address.
115 ///
116 /// N.B.: This hashes the *address*. Not the value and not the type.
117 template <typename T> hash_code hash_value(const T *ptr);
118
119 /// \brief Compute a hash_code for a pair of objects.
120 template <typename T, typename U>
121 hash_code hash_value(const std::pair<T, U> &arg);
122
123 /// \brief Compute a hash_code for a standard string.
124 template <typename T>
125 hash_code hash_value(const std::basic_string<T> &arg);
126
127
128 /// \brief Override the execution seed with a fixed value.
129 ///
130 /// This hashing library uses a per-execution seed designed to change on each
131 /// run with high probability in order to ensure that the hash codes are not
132 /// attackable and to ensure that output which is intended to be stable does
133 /// not rely on the particulars of the hash codes produced.
134 ///
135 /// That said, there are use cases where it is important to be able to
136 /// reproduce *exactly* a specific behavior. To that end, we provide a function
137 /// which will forcibly set the seed to a fixed value. This must be done at the
138 /// start of the program, before any hashes are computed. Also, it cannot be
139 /// undone. This makes it thread-hostile and very hard to use outside of
140 /// immediately on start of a simple program designed for reproducible
141 /// behavior.
142 void set_fixed_execution_hash_seed(size_t fixed_value);
143
144
145 // All of the implementation details of actually computing the various hash
146 // code values are held within this namespace. These routines are included in
147 // the header file mainly to allow inlining and constant propagation.
148 namespace hashing {
149 namespace detail {
150
151 inline uint64_t fetch64(const char *p) {
152   uint64_t result;
153   memcpy(&result, p, sizeof(result));
154   if (sys::IsBigEndianHost)
155     return sys::SwapByteOrder(result);
156   return result;
157 }
158
159 inline uint32_t fetch32(const char *p) {
160   uint32_t result;
161   memcpy(&result, p, sizeof(result));
162   if (sys::IsBigEndianHost)
163     return sys::SwapByteOrder(result);
164   return result;
165 }
166
167 /// Some primes between 2^63 and 2^64 for various uses.
168 static const uint64_t k0 = 0xc3a5c85c97cb3127ULL;
169 static const uint64_t k1 = 0xb492b66fbe98f273ULL;
170 static const uint64_t k2 = 0x9ae16a3b2f90404fULL;
171 static const uint64_t k3 = 0xc949d7c7509e6557ULL;
172
173 /// \brief Bitwise right rotate.
174 /// Normally this will compile to a single instruction, especially if the
175 /// shift is a manifest constant.
176 inline uint64_t rotate(uint64_t val, size_t shift) {
177   // Avoid shifting by 64: doing so yields an undefined result.
178   return shift == 0 ? val : ((val >> shift) | (val << (64 - shift)));
179 }
180
181 inline uint64_t shift_mix(uint64_t val) {
182   return val ^ (val >> 47);
183 }
184
185 inline uint64_t hash_16_bytes(uint64_t low, uint64_t high) {
186   // Murmur-inspired hashing.
187   const uint64_t kMul = 0x9ddfea08eb382d69ULL;
188   uint64_t a = (low ^ high) * kMul;
189   a ^= (a >> 47);
190   uint64_t b = (high ^ a) * kMul;
191   b ^= (b >> 47);
192   b *= kMul;
193   return b;
194 }
195
196 inline uint64_t hash_1to3_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
197   uint8_t a = s[0];
198   uint8_t b = s[len >> 1];
199   uint8_t c = s[len - 1];
200   uint32_t y = static_cast<uint32_t>(a) + (static_cast<uint32_t>(b) << 8);
201   uint32_t z = len + (static_cast<uint32_t>(c) << 2);
202   return shift_mix(y * k2 ^ z * k3 ^ seed) * k2;
203 }
204
205 inline uint64_t hash_4to8_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
206   uint64_t a = fetch32(s);
207   return hash_16_bytes(len + (a << 3), seed ^ fetch32(s + len - 4));
208 }
209
210 inline uint64_t hash_9to16_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
211   uint64_t a = fetch64(s);
212   uint64_t b = fetch64(s + len - 8);
213   return hash_16_bytes(seed ^ a, rotate(b + len, len)) ^ b;
214 }
215
216 inline uint64_t hash_17to32_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
217   uint64_t a = fetch64(s) * k1;
218   uint64_t b = fetch64(s + 8);
219   uint64_t c = fetch64(s + len - 8) * k2;
220   uint64_t d = fetch64(s + len - 16) * k0;
221   return hash_16_bytes(rotate(a - b, 43) + rotate(c ^ seed, 30) + d,
222                        a + rotate(b ^ k3, 20) - c + len + seed);
223 }
224
225 inline uint64_t hash_33to64_bytes(const char *s, size_t len, uint64_t seed) {
226   uint64_t z = fetch64(s + 24);
227   uint64_t a = fetch64(s) + (len + fetch64(s + len - 16)) * k0;
228   uint64_t b = rotate(a + z, 52);
229   uint64_t c = rotate(a, 37);
230   a += fetch64(s + 8);
231   c += rotate(a, 7);
232   a += fetch64(s + 16);
233   uint64_t vf = a + z;
234   uint64_t vs = b + rotate(a, 31) + c;
235   a = fetch64(s + 16) + fetch64(s + len - 32);
236   z = fetch64(s + len - 8);
237   b = rotate(a + z, 52);
238   c = rotate(a, 37);
239   a += fetch64(s + len - 24);
240   c += rotate(a, 7);
241   a += fetch64(s + len - 16);
242   uint64_t wf = a + z;
243   uint64_t ws = b + rotate(a, 31) + c;
244   uint64_t r = shift_mix((vf + ws) * k2 + (wf + vs) * k0);
245   return shift_mix((seed ^ (r * k0)) + vs) * k2;
246 }
247
248 inline uint64_t hash_short(const char *s, size_t length, uint64_t seed) {
249   if (length >= 4 && length <= 8)
250     return hash_4to8_bytes(s, length, seed);
251   if (length > 8 && length <= 16)
252     return hash_9to16_bytes(s, length, seed);
253   if (length > 16 && length <= 32)
254     return hash_17to32_bytes(s, length, seed);
255   if (length > 32)
256     return hash_33to64_bytes(s, length, seed);
257   if (length != 0)
258     return hash_1to3_bytes(s, length, seed);
259
260   return k2 ^ seed;
261 }
262
263 /// \brief The intermediate state used during hashing.
264 /// Currently, the algorithm for computing hash codes is based on CityHash and
265 /// keeps 56 bytes of arbitrary state.
266 struct hash_state {
267   uint64_t h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6;
268
269   /// \brief Create a new hash_state structure and initialize it based on the
270   /// seed and the first 64-byte chunk.
271   /// This effectively performs the initial mix.
272   static hash_state create(const char *s, uint64_t seed) {
273     hash_state state = {
274       0, seed, hash_16_bytes(seed, k1), rotate(seed ^ k1, 49),
275       seed * k1, shift_mix(seed), 0 };
276     state.h6 = hash_16_bytes(state.h4, state.h5);
277     state.mix(s);
278     return state;
279   }
280
281   /// \brief Mix 32-bytes from the input sequence into the 16-bytes of 'a'
282   /// and 'b', including whatever is already in 'a' and 'b'.
283   static void mix_32_bytes(const char *s, uint64_t &a, uint64_t &b) {
284     a += fetch64(s);
285     uint64_t c = fetch64(s + 24);
286     b = rotate(b + a + c, 21);
287     uint64_t d = a;
288     a += fetch64(s + 8) + fetch64(s + 16);
289     b += rotate(a, 44) + d;
290     a += c;
291   }
292
293   /// \brief Mix in a 64-byte buffer of data.
294   /// We mix all 64 bytes even when the chunk length is smaller, but we
295   /// record the actual length.
296   void mix(const char *s) {
297     h0 = rotate(h0 + h1 + h3 + fetch64(s + 8), 37) * k1;
298     h1 = rotate(h1 + h4 + fetch64(s + 48), 42) * k1;
299     h0 ^= h6;
300     h1 += h3 + fetch64(s + 40);
301     h2 = rotate(h2 + h5, 33) * k1;
302     h3 = h4 * k1;
303     h4 = h0 + h5;
304     mix_32_bytes(s, h3, h4);
305     h5 = h2 + h6;
306     h6 = h1 + fetch64(s + 16);
307     mix_32_bytes(s + 32, h5, h6);
308     std::swap(h2, h0);
309   }
310
311   /// \brief Compute the final 64-bit hash code value based on the current
312   /// state and the length of bytes hashed.
313   uint64_t finalize(size_t length) {
314     return hash_16_bytes(hash_16_bytes(h3, h5) + shift_mix(h1) * k1 + h2,
315                          hash_16_bytes(h4, h6) + shift_mix(length) * k1 + h0);
316   }
317 };
318
319
320 /// \brief A global, fixed seed-override variable.
321 ///
322 /// This variable can be set using the \see llvm::set_fixed_execution_seed
323 /// function. See that function for details. Do not, under any circumstances,
324 /// set or read this variable.
325 extern size_t fixed_seed_override;
326
327 inline size_t get_execution_seed() {
328   // FIXME: This needs to be a per-execution seed. This is just a placeholder
329   // implementation. Switching to a per-execution seed is likely to flush out
330   // instability bugs and so will happen as its own commit.
331   //
332   // However, if there is a fixed seed override set the first time this is
333   // called, return that instead of the per-execution seed.
334   const uint64_t seed_prime = 0xff51afd7ed558ccdULL;
335   static size_t seed = fixed_seed_override ? fixed_seed_override
336                                            : (size_t)seed_prime;
337   return seed;
338 }
339
340
341 /// \brief Trait to indicate whether a type's bits can be hashed directly.
342 ///
343 /// A type trait which is true if we want to combine values for hashing by
344 /// reading the underlying data. It is false if values of this type must
345 /// first be passed to hash_value, and the resulting hash_codes combined.
346 //
347 // FIXME: We want to replace is_integral_or_enum and is_pointer here with
348 // a predicate which asserts that comparing the underlying storage of two
349 // values of the type for equality is equivalent to comparing the two values
350 // for equality. For all the platforms we care about, this holds for integers
351 // and pointers, but there are platforms where it doesn't and we would like to
352 // support user-defined types which happen to satisfy this property.
353 template <typename T> struct is_hashable_data
354   : std::integral_constant<bool, ((is_integral_or_enum<T>::value ||
355                                    std::is_pointer<T>::value) &&
356                                   64 % sizeof(T) == 0)> {};
357
358 // Special case std::pair to detect when both types are viable and when there
359 // is no alignment-derived padding in the pair. This is a bit of a lie because
360 // std::pair isn't truly POD, but it's close enough in all reasonable
361 // implementations for our use case of hashing the underlying data.
362 template <typename T, typename U> struct is_hashable_data<std::pair<T, U> >
363   : std::integral_constant<bool, (is_hashable_data<T>::value &&
364                                   is_hashable_data<U>::value &&
365                                   (sizeof(T) + sizeof(U)) ==
366                                    sizeof(std::pair<T, U>))> {};
367
368 /// \brief Helper to get the hashable data representation for a type.
369 /// This variant is enabled when the type itself can be used.
370 template <typename T>
371 typename std::enable_if<is_hashable_data<T>::value, T>::type
372 get_hashable_data(const T &value) {
373   return value;
374 }
375 /// \brief Helper to get the hashable data representation for a type.
376 /// This variant is enabled when we must first call hash_value and use the
377 /// result as our data.
378 template <typename T>
379 typename std::enable_if<!is_hashable_data<T>::value, size_t>::type
380 get_hashable_data(const T &value) {
381   using ::llvm::hash_value;
382   return hash_value(value);
383 }
384
385 /// \brief Helper to store data from a value into a buffer and advance the
386 /// pointer into that buffer.
387 ///
388 /// This routine first checks whether there is enough space in the provided
389 /// buffer, and if not immediately returns false. If there is space, it
390 /// copies the underlying bytes of value into the buffer, advances the
391 /// buffer_ptr past the copied bytes, and returns true.
392 template <typename T>
393 bool store_and_advance(char *&buffer_ptr, char *buffer_end, const T& value,
394                        size_t offset = 0) {
395   size_t store_size = sizeof(value) - offset;
396   if (buffer_ptr + store_size > buffer_end)
397     return false;
398   const char *value_data = reinterpret_cast<const char *>(&value);
399   memcpy(buffer_ptr, value_data + offset, store_size);
400   buffer_ptr += store_size;
401   return true;
402 }
403
404 /// \brief Implement the combining of integral values into a hash_code.
405 ///
406 /// This overload is selected when the value type of the iterator is
407 /// integral. Rather than computing a hash_code for each object and then
408 /// combining them, this (as an optimization) directly combines the integers.
409 template <typename InputIteratorT>
410 hash_code hash_combine_range_impl(InputIteratorT first, InputIteratorT last) {
411   const size_t seed = get_execution_seed();
412   char buffer[64], *buffer_ptr = buffer;
413   char *const buffer_end = std::end(buffer);
414   while (first != last && store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end,
415                                             get_hashable_data(*first)))
416     ++first;
417   if (first == last)
418     return hash_short(buffer, buffer_ptr - buffer, seed);
419   assert(buffer_ptr == buffer_end);
420
421   hash_state state = state.create(buffer, seed);
422   size_t length = 64;
423   while (first != last) {
424     // Fill up the buffer. We don't clear it, which re-mixes the last round
425     // when only a partial 64-byte chunk is left.
426     buffer_ptr = buffer;
427     while (first != last && store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end,
428                                               get_hashable_data(*first)))
429       ++first;
430
431     // Rotate the buffer if we did a partial fill in order to simulate doing
432     // a mix of the last 64-bytes. That is how the algorithm works when we
433     // have a contiguous byte sequence, and we want to emulate that here.
434     std::rotate(buffer, buffer_ptr, buffer_end);
435
436     // Mix this chunk into the current state.
437     state.mix(buffer);
438     length += buffer_ptr - buffer;
439   };
440
441   return state.finalize(length);
442 }
443
444 /// \brief Implement the combining of integral values into a hash_code.
445 ///
446 /// This overload is selected when the value type of the iterator is integral
447 /// and when the input iterator is actually a pointer. Rather than computing
448 /// a hash_code for each object and then combining them, this (as an
449 /// optimization) directly combines the integers. Also, because the integers
450 /// are stored in contiguous memory, this routine avoids copying each value
451 /// and directly reads from the underlying memory.
452 template <typename ValueT>
453 typename std::enable_if<is_hashable_data<ValueT>::value, hash_code>::type
454 hash_combine_range_impl(ValueT *first, ValueT *last) {
455   const size_t seed = get_execution_seed();
456   const char *s_begin = reinterpret_cast<const char *>(first);
457   const char *s_end = reinterpret_cast<const char *>(last);
458   const size_t length = std::distance(s_begin, s_end);
459   if (length <= 64)
460     return hash_short(s_begin, length, seed);
461
462   const char *s_aligned_end = s_begin + (length & ~63);
463   hash_state state = state.create(s_begin, seed);
464   s_begin += 64;
465   while (s_begin != s_aligned_end) {
466     state.mix(s_begin);
467     s_begin += 64;
468   }
469   if (length & 63)
470     state.mix(s_end - 64);
471
472   return state.finalize(length);
473 }
474
475 } // namespace detail
476 } // namespace hashing
477
478
479 /// \brief Compute a hash_code for a sequence of values.
480 ///
481 /// This hashes a sequence of values. It produces the same hash_code as
482 /// 'hash_combine(a, b, c, ...)', but can run over arbitrary sized sequences
483 /// and is significantly faster given pointers and types which can be hashed as
484 /// a sequence of bytes.
485 template <typename InputIteratorT>
486 hash_code hash_combine_range(InputIteratorT first, InputIteratorT last) {
487   return ::llvm::hashing::detail::hash_combine_range_impl(first, last);
488 }
489
490
491 // Implementation details for hash_combine.
492 namespace hashing {
493 namespace detail {
494
495 /// \brief Helper class to manage the recursive combining of hash_combine
496 /// arguments.
497 ///
498 /// This class exists to manage the state and various calls involved in the
499 /// recursive combining of arguments used in hash_combine. It is particularly
500 /// useful at minimizing the code in the recursive calls to ease the pain
501 /// caused by a lack of variadic functions.
502 struct hash_combine_recursive_helper {
503   char buffer[64];
504   hash_state state;
505   const size_t seed;
506
507 public:
508   /// \brief Construct a recursive hash combining helper.
509   ///
510   /// This sets up the state for a recursive hash combine, including getting
511   /// the seed and buffer setup.
512   hash_combine_recursive_helper()
513     : seed(get_execution_seed()) {}
514
515   /// \brief Combine one chunk of data into the current in-flight hash.
516   ///
517   /// This merges one chunk of data into the hash. First it tries to buffer
518   /// the data. If the buffer is full, it hashes the buffer into its
519   /// hash_state, empties it, and then merges the new chunk in. This also
520   /// handles cases where the data straddles the end of the buffer.
521   template <typename T>
522   char *combine_data(size_t &length, char *buffer_ptr, char *buffer_end, T data) {
523     if (!store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end, data)) {
524       // Check for skew which prevents the buffer from being packed, and do
525       // a partial store into the buffer to fill it. This is only a concern
526       // with the variadic combine because that formation can have varying
527       // argument types.
528       size_t partial_store_size = buffer_end - buffer_ptr;
529       memcpy(buffer_ptr, &data, partial_store_size);
530
531       // If the store fails, our buffer is full and ready to hash. We have to
532       // either initialize the hash state (on the first full buffer) or mix
533       // this buffer into the existing hash state. Length tracks the *hashed*
534       // length, not the buffered length.
535       if (length == 0) {
536         state = state.create(buffer, seed);
537         length = 64;
538       } else {
539         // Mix this chunk into the current state and bump length up by 64.
540         state.mix(buffer);
541         length += 64;
542       }
543       // Reset the buffer_ptr to the head of the buffer for the next chunk of
544       // data.
545       buffer_ptr = buffer;
546
547       // Try again to store into the buffer -- this cannot fail as we only
548       // store types smaller than the buffer.
549       if (!store_and_advance(buffer_ptr, buffer_end, data,
550                              partial_store_size))
551         abort();
552     }
553     return buffer_ptr;
554   }
555
556 #if defined(__has_feature) && __has_feature(__cxx_variadic_templates__)
557
558   /// \brief Recursive, variadic combining method.
559   ///
560   /// This function recurses through each argument, combining that argument
561   /// into a single hash.
562   template <typename T, typename ...Ts>
563   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end,
564                     const T &arg, const Ts &...args) {
565     buffer_ptr = combine_data(length, buffer_ptr, buffer_end, get_hashable_data(arg));
566
567     // Recurse to the next argument.
568     return combine(length, buffer_ptr, buffer_end, args...);
569   }
570
571 #else
572   // Manually expanded recursive combining methods. See variadic above for
573   // documentation.
574
575   template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5,
576             typename T6>
577   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end,
578                     const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
579                     const T4 &arg4, const T5 &arg5, const T6 &arg6) {
580     buffer_ptr = combine_data(length, buffer_ptr, buffer_end, get_hashable_data(arg1));
581     return combine(length, buffer_ptr, buffer_end, arg2, arg3, arg4, arg5, arg6);
582   }
583   template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5>
584   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end,
585                     const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
586                     const T4 &arg4, const T5 &arg5) {
587     buffer_ptr = combine_data(length, buffer_ptr, buffer_end, get_hashable_data(arg1));
588     return combine(length, buffer_ptr, buffer_end, arg2, arg3, arg4, arg5);
589   }
590   template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4>
591   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end,
592                     const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
593                     const T4 &arg4) {
594     buffer_ptr = combine_data(length, buffer_ptr, buffer_end, get_hashable_data(arg1));
595     return combine(length, buffer_ptr, buffer_end, arg2, arg3, arg4);
596   }
597   template <typename T1, typename T2, typename T3>
598   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end,
599                     const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3) {
600     buffer_ptr = combine_data(length, buffer_ptr, buffer_end, get_hashable_data(arg1));
601     return combine(length, buffer_ptr, buffer_end, arg2, arg3);
602   }
603   template <typename T1, typename T2>
604   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end,
605                     const T1 &arg1, const T2 &arg2) {
606     buffer_ptr = combine_data(length, buffer_ptr, buffer_end, get_hashable_data(arg1));
607     return combine(length, buffer_ptr, buffer_end, arg2);
608   }
609   template <typename T1>
610   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end,
611                     const T1 &arg1) {
612     buffer_ptr = combine_data(length, buffer_ptr, buffer_end, get_hashable_data(arg1));
613     return combine(length, buffer_ptr, buffer_end);
614   }
615
616 #endif
617
618   /// \brief Base case for recursive, variadic combining.
619   ///
620   /// The base case when combining arguments recursively is reached when all
621   /// arguments have been handled. It flushes the remaining buffer and
622   /// constructs a hash_code.
623   hash_code combine(size_t length, char *buffer_ptr, char *buffer_end) {
624     // Check whether the entire set of values fit in the buffer. If so, we'll
625     // use the optimized short hashing routine and skip state entirely.
626     if (length == 0)
627       return hash_short(buffer, buffer_ptr - buffer, seed);
628
629     // Mix the final buffer, rotating it if we did a partial fill in order to
630     // simulate doing a mix of the last 64-bytes. That is how the algorithm
631     // works when we have a contiguous byte sequence, and we want to emulate
632     // that here.
633     std::rotate(buffer, buffer_ptr, buffer_end);
634
635     // Mix this chunk into the current state.
636     state.mix(buffer);
637     length += buffer_ptr - buffer;
638
639     return state.finalize(length);
640   }
641 };
642
643 } // namespace detail
644 } // namespace hashing
645
646
647 #if __has_feature(__cxx_variadic_templates__)
648
649 /// \brief Combine values into a single hash_code.
650 ///
651 /// This routine accepts a varying number of arguments of any type. It will
652 /// attempt to combine them into a single hash_code. For user-defined types it
653 /// attempts to call a \see hash_value overload (via ADL) for the type. For
654 /// integer and pointer types it directly combines their data into the
655 /// resulting hash_code.
656 ///
657 /// The result is suitable for returning from a user's hash_value
658 /// *implementation* for their user-defined type. Consumers of a type should
659 /// *not* call this routine, they should instead call 'hash_value'.
660 template <typename ...Ts> hash_code hash_combine(const Ts &...args) {
661   // Recursively hash each argument using a helper class.
662   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
663   return helper.combine(0, helper.buffer, helper.buffer + 64, args...);
664 }
665
666 #else
667
668 // What follows are manually exploded overloads for each argument width. See
669 // the above variadic definition for documentation and specification.
670
671 template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5,
672           typename T6>
673 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
674                        const T4 &arg4, const T5 &arg5, const T6 &arg6) {
675   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
676   return helper.combine(0, helper.buffer, helper.buffer + 64,
677                         arg1, arg2, arg3, arg4, arg5, arg6);
678 }
679 template <typename T1, typename T2, typename T3, typename T4, typename T5>
680 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3,
681                        const T4 &arg4, const T5 &arg5) {
682   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
683   return helper.combine(0, helper.buffer, helper.buffer + 64,
684                         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(0, helper.buffer, helper.buffer + 64,
691                         arg1, arg2, arg3, arg4);
692 }
693 template <typename T1, typename T2, typename T3>
694 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2, const T3 &arg3) {
695   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
696   return helper.combine(0, helper.buffer, helper.buffer + 64, arg1, arg2, arg3);
697 }
698 template <typename T1, typename T2>
699 hash_code hash_combine(const T1 &arg1, const T2 &arg2) {
700   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
701   return helper.combine(0, helper.buffer, helper.buffer + 64, arg1, arg2);
702 }
703 template <typename T1>
704 hash_code hash_combine(const T1 &arg1) {
705   ::llvm::hashing::detail::hash_combine_recursive_helper helper;
706   return helper.combine(0, helper.buffer, helper.buffer + 64, arg1);
707 }
708
709 #endif
710
711
712 // Implementation details for implementations of hash_value overloads provided
713 // here.
714 namespace hashing {
715 namespace detail {
716
717 /// \brief Helper to hash the value of a single integer.
718 ///
719 /// Overloads for smaller integer types are not provided to ensure consistent
720 /// behavior in the presence of integral promotions. Essentially,
721 /// "hash_value('4')" and "hash_value('0' + 4)" should be the same.
722 inline hash_code hash_integer_value(uint64_t value) {
723   // Similar to hash_4to8_bytes but using a seed instead of length.
724   const uint64_t seed = get_execution_seed();
725   const char *s = reinterpret_cast<const char *>(&value);
726   const uint64_t a = fetch32(s);
727   return hash_16_bytes(seed + (a << 3), fetch32(s + 4));
728 }
729
730 } // namespace detail
731 } // namespace hashing
732
733 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
734 // infrastructure is available.
735 template <typename T>
736 typename std::enable_if<is_integral_or_enum<T>::value, hash_code>::type
737 hash_value(T value) {
738   return ::llvm::hashing::detail::hash_integer_value(value);
739 }
740
741 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
742 // infrastructure is available.
743 template <typename T> hash_code hash_value(const T *ptr) {
744   return ::llvm::hashing::detail::hash_integer_value(
745     reinterpret_cast<uintptr_t>(ptr));
746 }
747
748 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
749 // infrastructure is available.
750 template <typename T, typename U>
751 hash_code hash_value(const std::pair<T, U> &arg) {
752   return hash_combine(arg.first, arg.second);
753 }
754
755 // Declared and documented above, but defined here so that any of the hashing
756 // infrastructure is available.
757 template <typename T>
758 hash_code hash_value(const std::basic_string<T> &arg) {
759   return hash_combine_range(arg.begin(), arg.end());
760 }
761
762 } // namespace llvm
763
764 #endif