Add ImmutableSet profiling info for 'bool'.
[oota-llvm.git] / include / llvm / ADT / ImmutableSet.h
1 //===--- ImmutableSet.h - Immutable (functional) set interface --*- 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 the ImutAVLTree and ImmutableSet classes.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #ifndef LLVM_ADT_IMMUTABLESET_H
15 #define LLVM_ADT_IMMUTABLESET_H
16
17 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
18 #include "llvm/ADT/FoldingSet.h"
19 #include "llvm/Support/Allocator.h"
20 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
21 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
22 #include <cassert>
23 #include <functional>
24 #include <vector>
25
26 namespace llvm {
27
28 //===----------------------------------------------------------------------===//
29 // Immutable AVL-Tree Definition.
30 //===----------------------------------------------------------------------===//
31
32 template <typename ImutInfo> class ImutAVLFactory;
33 template <typename ImutInfo> class ImutIntervalAVLFactory;
34 template <typename ImutInfo> class ImutAVLTreeInOrderIterator;
35 template <typename ImutInfo> class ImutAVLTreeGenericIterator;
36
37 template <typename ImutInfo >
38 class ImutAVLTree {
39 public:
40   typedef typename ImutInfo::key_type_ref   key_type_ref;
41   typedef typename ImutInfo::value_type     value_type;
42   typedef typename ImutInfo::value_type_ref value_type_ref;
43
44   typedef ImutAVLFactory<ImutInfo>          Factory;
45   friend class ImutAVLFactory<ImutInfo>;
46   friend class ImutIntervalAVLFactory<ImutInfo>;
47
48   friend class ImutAVLTreeGenericIterator<ImutInfo>;
49
50   typedef ImutAVLTreeInOrderIterator<ImutInfo>  iterator;
51
52   //===----------------------------------------------------===//
53   // Public Interface.
54   //===----------------------------------------------------===//
55
56   /// Return a pointer to the left subtree.  This value
57   ///  is NULL if there is no left subtree.
58   ImutAVLTree *getLeft() const { return left; }
59
60   /// Return a pointer to the right subtree.  This value is
61   ///  NULL if there is no right subtree.
62   ImutAVLTree *getRight() const { return right; }
63
64   /// getHeight - Returns the height of the tree.  A tree with no subtrees
65   ///  has a height of 1.
66   unsigned getHeight() const { return height; }
67
68   /// getValue - Returns the data value associated with the tree node.
69   const value_type& getValue() const { return value; }
70
71   /// find - Finds the subtree associated with the specified key value.
72   ///  This method returns NULL if no matching subtree is found.
73   ImutAVLTree* find(key_type_ref K) {
74     ImutAVLTree *T = this;
75     while (T) {
76       key_type_ref CurrentKey = ImutInfo::KeyOfValue(T->getValue());
77       if (ImutInfo::isEqual(K,CurrentKey))
78         return T;
79       else if (ImutInfo::isLess(K,CurrentKey))
80         T = T->getLeft();
81       else
82         T = T->getRight();
83     }
84     return NULL;
85   }
86
87   /// getMaxElement - Find the subtree associated with the highest ranged
88   ///  key value.
89   ImutAVLTree* getMaxElement() {
90     ImutAVLTree *T = this;
91     ImutAVLTree *Right = T->getRight();
92     while (Right) { T = Right; Right = T->getRight(); }
93     return T;
94   }
95
96   /// size - Returns the number of nodes in the tree, which includes
97   ///  both leaves and non-leaf nodes.
98   unsigned size() const {
99     unsigned n = 1;
100     if (const ImutAVLTree* L = getLeft())
101       n += L->size();
102     if (const ImutAVLTree* R = getRight())
103       n += R->size();
104     return n;
105   }
106
107   /// begin - Returns an iterator that iterates over the nodes of the tree
108   ///  in an inorder traversal.  The returned iterator thus refers to the
109   ///  the tree node with the minimum data element.
110   iterator begin() const { return iterator(this); }
111
112   /// end - Returns an iterator for the tree that denotes the end of an
113   ///  inorder traversal.
114   iterator end() const { return iterator(); }
115
116   bool isElementEqual(value_type_ref V) const {
117     // Compare the keys.
118     if (!ImutInfo::isEqual(ImutInfo::KeyOfValue(getValue()),
119                            ImutInfo::KeyOfValue(V)))
120       return false;
121
122     // Also compare the data values.
123     if (!ImutInfo::isDataEqual(ImutInfo::DataOfValue(getValue()),
124                                ImutInfo::DataOfValue(V)))
125       return false;
126
127     return true;
128   }
129
130   bool isElementEqual(const ImutAVLTree* RHS) const {
131     return isElementEqual(RHS->getValue());
132   }
133
134   /// isEqual - Compares two trees for structural equality and returns true
135   ///   if they are equal.  This worst case performance of this operation is
136   //    linear in the sizes of the trees.
137   bool isEqual(const ImutAVLTree& RHS) const {
138     if (&RHS == this)
139       return true;
140
141     iterator LItr = begin(), LEnd = end();
142     iterator RItr = RHS.begin(), REnd = RHS.end();
143
144     while (LItr != LEnd && RItr != REnd) {
145       if (*LItr == *RItr) {
146         LItr.skipSubTree();
147         RItr.skipSubTree();
148         continue;
149       }
150
151       if (!LItr->isElementEqual(*RItr))
152         return false;
153
154       ++LItr;
155       ++RItr;
156     }
157
158     return LItr == LEnd && RItr == REnd;
159   }
160
161   /// isNotEqual - Compares two trees for structural inequality.  Performance
162   ///  is the same is isEqual.
163   bool isNotEqual(const ImutAVLTree& RHS) const { return !isEqual(RHS); }
164
165   /// contains - Returns true if this tree contains a subtree (node) that
166   ///  has an data element that matches the specified key.  Complexity
167   ///  is logarithmic in the size of the tree.
168   bool contains(key_type_ref K) { return (bool) find(K); }
169
170   /// foreach - A member template the accepts invokes operator() on a functor
171   ///  object (specifed by Callback) for every node/subtree in the tree.
172   ///  Nodes are visited using an inorder traversal.
173   template <typename Callback>
174   void foreach(Callback& C) {
175     if (ImutAVLTree* L = getLeft())
176       L->foreach(C);
177
178     C(value);
179
180     if (ImutAVLTree* R = getRight())
181       R->foreach(C);
182   }
183
184   /// validateTree - A utility method that checks that the balancing and
185   ///  ordering invariants of the tree are satisifed.  It is a recursive
186   ///  method that returns the height of the tree, which is then consumed
187   ///  by the enclosing validateTree call.  External callers should ignore the
188   ///  return value.  An invalid tree will cause an assertion to fire in
189   ///  a debug build.
190   unsigned validateTree() const {
191     unsigned HL = getLeft() ? getLeft()->validateTree() : 0;
192     unsigned HR = getRight() ? getRight()->validateTree() : 0;
193     (void) HL;
194     (void) HR;
195
196     assert(getHeight() == ( HL > HR ? HL : HR ) + 1
197             && "Height calculation wrong");
198
199     assert((HL > HR ? HL-HR : HR-HL) <= 2
200            && "Balancing invariant violated");
201
202     assert((!getLeft() ||
203             ImutInfo::isLess(ImutInfo::KeyOfValue(getLeft()->getValue()),
204                              ImutInfo::KeyOfValue(getValue()))) &&
205            "Value in left child is not less that current value");
206
207
208     assert(!(getRight() ||
209              ImutInfo::isLess(ImutInfo::KeyOfValue(getValue()),
210                               ImutInfo::KeyOfValue(getRight()->getValue()))) &&
211            "Current value is not less that value of right child");
212
213     return getHeight();
214   }
215
216   //===----------------------------------------------------===//
217   // Internal values.
218   //===----------------------------------------------------===//
219
220 private:
221   Factory *factory;
222   ImutAVLTree *left;
223   ImutAVLTree *right;
224   ImutAVLTree *prev;
225   ImutAVLTree *next;
226
227   unsigned height         : 28;
228   unsigned IsMutable      : 1;
229   unsigned IsDigestCached : 1;
230   unsigned IsCanonicalized : 1;
231
232   value_type value;
233   uint32_t digest;
234   uint32_t refCount;
235
236   //===----------------------------------------------------===//
237   // Internal methods (node manipulation; used by Factory).
238   //===----------------------------------------------------===//
239
240 private:
241   /// ImutAVLTree - Internal constructor that is only called by
242   ///   ImutAVLFactory.
243   ImutAVLTree(Factory *f, ImutAVLTree* l, ImutAVLTree* r, value_type_ref v,
244               unsigned height)
245     : factory(f), left(l), right(r), prev(0), next(0), height(height),
246       IsMutable(true), IsDigestCached(false), IsCanonicalized(0),
247       value(v), digest(0), refCount(0)
248   {
249     if (left) left->retain();
250     if (right) right->retain();
251   }
252
253   /// isMutable - Returns true if the left and right subtree references
254   ///  (as well as height) can be changed.  If this method returns false,
255   ///  the tree is truly immutable.  Trees returned from an ImutAVLFactory
256   ///  object should always have this method return true.  Further, if this
257   ///  method returns false for an instance of ImutAVLTree, all subtrees
258   ///  will also have this method return false.  The converse is not true.
259   bool isMutable() const { return IsMutable; }
260
261   /// hasCachedDigest - Returns true if the digest for this tree is cached.
262   ///  This can only be true if the tree is immutable.
263   bool hasCachedDigest() const { return IsDigestCached; }
264
265   //===----------------------------------------------------===//
266   // Mutating operations.  A tree root can be manipulated as
267   // long as its reference has not "escaped" from internal
268   // methods of a factory object (see below).  When a tree
269   // pointer is externally viewable by client code, the
270   // internal "mutable bit" is cleared to mark the tree
271   // immutable.  Note that a tree that still has its mutable
272   // bit set may have children (subtrees) that are themselves
273   // immutable.
274   //===----------------------------------------------------===//
275
276   /// markImmutable - Clears the mutable flag for a tree.  After this happens,
277   ///   it is an error to call setLeft(), setRight(), and setHeight().
278   void markImmutable() {
279     assert(isMutable() && "Mutable flag already removed.");
280     IsMutable = false;
281   }
282
283   /// markedCachedDigest - Clears the NoCachedDigest flag for a tree.
284   void markedCachedDigest() {
285     assert(!hasCachedDigest() && "NoCachedDigest flag already removed.");
286     IsDigestCached = true;
287   }
288
289   /// setHeight - Changes the height of the tree.  Used internally by
290   ///  ImutAVLFactory.
291   void setHeight(unsigned h) {
292     assert(isMutable() && "Only a mutable tree can have its height changed.");
293     height = h;
294   }
295
296   static inline
297   uint32_t computeDigest(ImutAVLTree* L, ImutAVLTree* R, value_type_ref V) {
298     uint32_t digest = 0;
299
300     if (L)
301       digest += L->computeDigest();
302
303     // Compute digest of stored data.
304     FoldingSetNodeID ID;
305     ImutInfo::Profile(ID,V);
306     digest += ID.ComputeHash();
307
308     if (R)
309       digest += R->computeDigest();
310
311     return digest;
312   }
313
314   inline uint32_t computeDigest() {
315     // Check the lowest bit to determine if digest has actually been
316     // pre-computed.
317     if (hasCachedDigest())
318       return digest;
319
320     uint32_t X = computeDigest(getLeft(), getRight(), getValue());
321     digest = X;
322     markedCachedDigest();
323     return X;
324   }
325
326   //===----------------------------------------------------===//
327   // Reference count operations.
328   //===----------------------------------------------------===//
329
330 public:
331   void retain() { ++refCount; }
332   void release() {
333     assert(refCount > 0);
334     if (--refCount == 0)
335       destroy();
336   }
337   void destroy() {
338     if (left)
339       left->release();
340     if (right)
341       right->release();
342     if (IsCanonicalized) {
343       if (next)
344         next->prev = prev;
345
346       if (prev)
347         prev->next = next;
348       else
349         factory->Cache[factory->maskCacheIndex(computeDigest())] = next;
350     }
351
352     // We need to clear the mutability bit in case we are
353     // destroying the node as part of a sweep in ImutAVLFactory::recoverNodes().
354     IsMutable = false;
355     factory->freeNodes.push_back(this);
356   }
357 };
358
359 //===----------------------------------------------------------------------===//
360 // Immutable AVL-Tree Factory class.
361 //===----------------------------------------------------------------------===//
362
363 template <typename ImutInfo >
364 class ImutAVLFactory {
365   friend class ImutAVLTree<ImutInfo>;
366   typedef ImutAVLTree<ImutInfo> TreeTy;
367   typedef typename TreeTy::value_type_ref value_type_ref;
368   typedef typename TreeTy::key_type_ref   key_type_ref;
369
370   typedef DenseMap<unsigned, TreeTy*> CacheTy;
371
372   CacheTy Cache;
373   uintptr_t Allocator;
374   std::vector<TreeTy*> createdNodes;
375   std::vector<TreeTy*> freeNodes;
376
377   bool ownsAllocator() const {
378     return Allocator & 0x1 ? false : true;
379   }
380
381   BumpPtrAllocator& getAllocator() const {
382     return *reinterpret_cast<BumpPtrAllocator*>(Allocator & ~0x1);
383   }
384
385   //===--------------------------------------------------===//
386   // Public interface.
387   //===--------------------------------------------------===//
388
389 public:
390   ImutAVLFactory()
391     : Allocator(reinterpret_cast<uintptr_t>(new BumpPtrAllocator())) {}
392
393   ImutAVLFactory(BumpPtrAllocator& Alloc)
394     : Allocator(reinterpret_cast<uintptr_t>(&Alloc) | 0x1) {}
395
396   ~ImutAVLFactory() {
397     if (ownsAllocator()) delete &getAllocator();
398   }
399
400   TreeTy* add(TreeTy* T, value_type_ref V) {
401     T = add_internal(V,T);
402     markImmutable(T);
403     recoverNodes();
404     return T;
405   }
406
407   TreeTy* remove(TreeTy* T, key_type_ref V) {
408     T = remove_internal(V,T);
409     markImmutable(T);
410     recoverNodes();
411     return T;
412   }
413
414   TreeTy* getEmptyTree() const { return NULL; }
415
416 protected:
417
418   //===--------------------------------------------------===//
419   // A bunch of quick helper functions used for reasoning
420   // about the properties of trees and their children.
421   // These have succinct names so that the balancing code
422   // is as terse (and readable) as possible.
423   //===--------------------------------------------------===//
424
425   bool            isEmpty(TreeTy* T) const { return !T; }
426   unsigned        getHeight(TreeTy* T) const { return T ? T->getHeight() : 0; }
427   TreeTy*         getLeft(TreeTy* T) const { return T->getLeft(); }
428   TreeTy*         getRight(TreeTy* T) const { return T->getRight(); }
429   value_type_ref  getValue(TreeTy* T) const { return T->value; }
430
431   // Make sure the index is not the Tombstone or Entry key of the DenseMap.
432   static inline unsigned maskCacheIndex(unsigned I) {
433     return (I & ~0x02);
434   }
435
436   unsigned incrementHeight(TreeTy* L, TreeTy* R) const {
437     unsigned hl = getHeight(L);
438     unsigned hr = getHeight(R);
439     return (hl > hr ? hl : hr) + 1;
440   }
441
442   static bool compareTreeWithSection(TreeTy* T,
443                                      typename TreeTy::iterator& TI,
444                                      typename TreeTy::iterator& TE) {
445     typename TreeTy::iterator I = T->begin(), E = T->end();
446     for ( ; I!=E ; ++I, ++TI) {
447       if (TI == TE || !I->isElementEqual(*TI))
448         return false;
449     }
450     return true;
451   }
452
453   //===--------------------------------------------------===//
454   // "createNode" is used to generate new tree roots that link
455   // to other trees.  The functon may also simply move links
456   // in an existing root if that root is still marked mutable.
457   // This is necessary because otherwise our balancing code
458   // would leak memory as it would create nodes that are
459   // then discarded later before the finished tree is
460   // returned to the caller.
461   //===--------------------------------------------------===//
462
463   TreeTy* createNode(TreeTy* L, value_type_ref V, TreeTy* R) {
464     BumpPtrAllocator& A = getAllocator();
465     TreeTy* T;
466     if (!freeNodes.empty()) {
467       T = freeNodes.back();
468       freeNodes.pop_back();
469       assert(T != L);
470       assert(T != R);
471     } else {
472       T = (TreeTy*) A.Allocate<TreeTy>();
473     }
474     new (T) TreeTy(this, L, R, V, incrementHeight(L,R));
475     createdNodes.push_back(T);
476     return T;
477   }
478
479   TreeTy* createNode(TreeTy* newLeft, TreeTy* oldTree, TreeTy* newRight) {
480     return createNode(newLeft, getValue(oldTree), newRight);
481   }
482
483   void recoverNodes() {
484     for (unsigned i = 0, n = createdNodes.size(); i < n; ++i) {
485       TreeTy *N = createdNodes[i];
486       if (N->isMutable() && N->refCount == 0)
487         N->destroy();
488     }
489     createdNodes.clear();
490   }
491
492   /// balanceTree - Used by add_internal and remove_internal to
493   ///  balance a newly created tree.
494   TreeTy* balanceTree(TreeTy* L, value_type_ref V, TreeTy* R) {
495     unsigned hl = getHeight(L);
496     unsigned hr = getHeight(R);
497
498     if (hl > hr + 2) {
499       assert(!isEmpty(L) && "Left tree cannot be empty to have a height >= 2");
500
501       TreeTy *LL = getLeft(L);
502       TreeTy *LR = getRight(L);
503
504       if (getHeight(LL) >= getHeight(LR))
505         return createNode(LL, L, createNode(LR,V,R));
506
507       assert(!isEmpty(LR) && "LR cannot be empty because it has a height >= 1");
508
509       TreeTy *LRL = getLeft(LR);
510       TreeTy *LRR = getRight(LR);
511
512       return createNode(createNode(LL,L,LRL), LR, createNode(LRR,V,R));
513     }
514
515     if (hr > hl + 2) {
516       assert(!isEmpty(R) && "Right tree cannot be empty to have a height >= 2");
517
518       TreeTy *RL = getLeft(R);
519       TreeTy *RR = getRight(R);
520
521       if (getHeight(RR) >= getHeight(RL))
522         return createNode(createNode(L,V,RL), R, RR);
523
524       assert(!isEmpty(RL) && "RL cannot be empty because it has a height >= 1");
525
526       TreeTy *RLL = getLeft(RL);
527       TreeTy *RLR = getRight(RL);
528
529       return createNode(createNode(L,V,RLL), RL, createNode(RLR,R,RR));
530     }
531
532     return createNode(L,V,R);
533   }
534
535   /// add_internal - Creates a new tree that includes the specified
536   ///  data and the data from the original tree.  If the original tree
537   ///  already contained the data item, the original tree is returned.
538   TreeTy* add_internal(value_type_ref V, TreeTy* T) {
539     if (isEmpty(T))
540       return createNode(T, V, T);
541     assert(!T->isMutable());
542
543     key_type_ref K = ImutInfo::KeyOfValue(V);
544     key_type_ref KCurrent = ImutInfo::KeyOfValue(getValue(T));
545
546     if (ImutInfo::isEqual(K,KCurrent))
547       return createNode(getLeft(T), V, getRight(T));
548     else if (ImutInfo::isLess(K,KCurrent))
549       return balanceTree(add_internal(V, getLeft(T)), getValue(T), getRight(T));
550     else
551       return balanceTree(getLeft(T), getValue(T), add_internal(V, getRight(T)));
552   }
553
554   /// remove_internal - Creates a new tree that includes all the data
555   ///  from the original tree except the specified data.  If the
556   ///  specified data did not exist in the original tree, the original
557   ///  tree is returned.
558   TreeTy* remove_internal(key_type_ref K, TreeTy* T) {
559     if (isEmpty(T))
560       return T;
561
562     assert(!T->isMutable());
563
564     key_type_ref KCurrent = ImutInfo::KeyOfValue(getValue(T));
565
566     if (ImutInfo::isEqual(K,KCurrent)) {
567       return combineTrees(getLeft(T), getRight(T));
568     } else if (ImutInfo::isLess(K,KCurrent)) {
569       return balanceTree(remove_internal(K, getLeft(T)),
570                                             getValue(T), getRight(T));
571     } else {
572       return balanceTree(getLeft(T), getValue(T),
573                          remove_internal(K, getRight(T)));
574     }
575   }
576
577   TreeTy* combineTrees(TreeTy* L, TreeTy* R) {
578     if (isEmpty(L))
579       return R;
580     if (isEmpty(R))
581       return L;
582     TreeTy* OldNode;
583     TreeTy* newRight = removeMinBinding(R,OldNode);
584     return balanceTree(L, getValue(OldNode), newRight);
585   }
586
587   TreeTy* removeMinBinding(TreeTy* T, TreeTy*& Noderemoved) {
588     assert(!isEmpty(T));
589     if (isEmpty(getLeft(T))) {
590       Noderemoved = T;
591       return getRight(T);
592     }
593     return balanceTree(removeMinBinding(getLeft(T), Noderemoved),
594                        getValue(T), getRight(T));
595   }
596
597   /// markImmutable - Clears the mutable bits of a root and all of its
598   ///  descendants.
599   void markImmutable(TreeTy* T) {
600     if (!T || !T->isMutable())
601       return;
602     T->markImmutable();
603     markImmutable(getLeft(T));
604     markImmutable(getRight(T));
605   }
606
607 public:
608   TreeTy *getCanonicalTree(TreeTy *TNew) {
609     if (!TNew)
610       return 0;
611
612     if (TNew->IsCanonicalized)
613       return TNew;
614
615     // Search the hashtable for another tree with the same digest, and
616     // if find a collision compare those trees by their contents.
617     unsigned digest = TNew->computeDigest();
618     TreeTy *&entry = Cache[maskCacheIndex(digest)];
619     do {
620       if (!entry)
621         break;
622       for (TreeTy *T = entry ; T != 0; T = T->next) {
623         // Compare the Contents('T') with Contents('TNew')
624         typename TreeTy::iterator TI = T->begin(), TE = T->end();
625         if (!compareTreeWithSection(TNew, TI, TE))
626           continue;
627         if (TI != TE)
628           continue; // T has more contents than TNew.
629         // Trees did match!  Return 'T'.
630         if (TNew->refCount == 0)
631           TNew->destroy();
632         return T;
633       }
634       entry->prev = TNew;
635       TNew->next = entry;
636     }
637     while (false);
638
639     entry = TNew;
640     TNew->IsCanonicalized = true;
641     return TNew;
642   }
643 };
644
645 //===----------------------------------------------------------------------===//
646 // Immutable AVL-Tree Iterators.
647 //===----------------------------------------------------------------------===//
648
649 template <typename ImutInfo>
650 class ImutAVLTreeGenericIterator {
651   SmallVector<uintptr_t,20> stack;
652 public:
653   enum VisitFlag { VisitedNone=0x0, VisitedLeft=0x1, VisitedRight=0x3,
654                    Flags=0x3 };
655
656   typedef ImutAVLTree<ImutInfo> TreeTy;
657   typedef ImutAVLTreeGenericIterator<ImutInfo> _Self;
658
659   inline ImutAVLTreeGenericIterator() {}
660   inline ImutAVLTreeGenericIterator(const TreeTy* Root) {
661     if (Root) stack.push_back(reinterpret_cast<uintptr_t>(Root));
662   }
663
664   TreeTy* operator*() const {
665     assert(!stack.empty());
666     return reinterpret_cast<TreeTy*>(stack.back() & ~Flags);
667   }
668
669   uintptr_t getVisitState() const {
670     assert(!stack.empty());
671     return stack.back() & Flags;
672   }
673
674
675   bool atEnd() const { return stack.empty(); }
676
677   bool atBeginning() const {
678     return stack.size() == 1 && getVisitState() == VisitedNone;
679   }
680
681   void skipToParent() {
682     assert(!stack.empty());
683     stack.pop_back();
684     if (stack.empty())
685       return;
686     switch (getVisitState()) {
687       case VisitedNone:
688         stack.back() |= VisitedLeft;
689         break;
690       case VisitedLeft:
691         stack.back() |= VisitedRight;
692         break;
693       default:
694         llvm_unreachable("Unreachable.");
695     }
696   }
697
698   inline bool operator==(const _Self& x) const {
699     if (stack.size() != x.stack.size())
700       return false;
701     for (unsigned i = 0 ; i < stack.size(); i++)
702       if (stack[i] != x.stack[i])
703         return false;
704     return true;
705   }
706
707   inline bool operator!=(const _Self& x) const { return !operator==(x); }
708
709   _Self& operator++() {
710     assert(!stack.empty());
711     TreeTy* Current = reinterpret_cast<TreeTy*>(stack.back() & ~Flags);
712     assert(Current);
713     switch (getVisitState()) {
714       case VisitedNone:
715         if (TreeTy* L = Current->getLeft())
716           stack.push_back(reinterpret_cast<uintptr_t>(L));
717         else
718           stack.back() |= VisitedLeft;
719         break;
720       case VisitedLeft:
721         if (TreeTy* R = Current->getRight())
722           stack.push_back(reinterpret_cast<uintptr_t>(R));
723         else
724           stack.back() |= VisitedRight;
725         break;
726       case VisitedRight:
727         skipToParent();
728         break;
729       default:
730         llvm_unreachable("Unreachable.");
731     }
732     return *this;
733   }
734
735   _Self& operator--() {
736     assert(!stack.empty());
737     TreeTy* Current = reinterpret_cast<TreeTy*>(stack.back() & ~Flags);
738     assert(Current);
739     switch (getVisitState()) {
740       case VisitedNone:
741         stack.pop_back();
742         break;
743       case VisitedLeft:
744         stack.back() &= ~Flags; // Set state to "VisitedNone."
745         if (TreeTy* L = Current->getLeft())
746           stack.push_back(reinterpret_cast<uintptr_t>(L) | VisitedRight);
747         break;
748       case VisitedRight:
749         stack.back() &= ~Flags;
750         stack.back() |= VisitedLeft;
751         if (TreeTy* R = Current->getRight())
752           stack.push_back(reinterpret_cast<uintptr_t>(R) | VisitedRight);
753         break;
754       default:
755         llvm_unreachable("Unreachable.");
756     }
757     return *this;
758   }
759 };
760
761 template <typename ImutInfo>
762 class ImutAVLTreeInOrderIterator {
763   typedef ImutAVLTreeGenericIterator<ImutInfo> InternalIteratorTy;
764   InternalIteratorTy InternalItr;
765
766 public:
767   typedef ImutAVLTree<ImutInfo> TreeTy;
768   typedef ImutAVLTreeInOrderIterator<ImutInfo> _Self;
769
770   ImutAVLTreeInOrderIterator(const TreeTy* Root) : InternalItr(Root) {
771     if (Root) operator++(); // Advance to first element.
772   }
773
774   ImutAVLTreeInOrderIterator() : InternalItr() {}
775
776   inline bool operator==(const _Self& x) const {
777     return InternalItr == x.InternalItr;
778   }
779
780   inline bool operator!=(const _Self& x) const { return !operator==(x); }
781
782   inline TreeTy* operator*() const { return *InternalItr; }
783   inline TreeTy* operator->() const { return *InternalItr; }
784
785   inline _Self& operator++() {
786     do ++InternalItr;
787     while (!InternalItr.atEnd() &&
788            InternalItr.getVisitState() != InternalIteratorTy::VisitedLeft);
789
790     return *this;
791   }
792
793   inline _Self& operator--() {
794     do --InternalItr;
795     while (!InternalItr.atBeginning() &&
796            InternalItr.getVisitState() != InternalIteratorTy::VisitedLeft);
797
798     return *this;
799   }
800
801   inline void skipSubTree() {
802     InternalItr.skipToParent();
803
804     while (!InternalItr.atEnd() &&
805            InternalItr.getVisitState() != InternalIteratorTy::VisitedLeft)
806       ++InternalItr;
807   }
808 };
809
810 //===----------------------------------------------------------------------===//
811 // Trait classes for Profile information.
812 //===----------------------------------------------------------------------===//
813
814 /// Generic profile template.  The default behavior is to invoke the
815 /// profile method of an object.  Specializations for primitive integers
816 /// and generic handling of pointers is done below.
817 template <typename T>
818 struct ImutProfileInfo {
819   typedef const T  value_type;
820   typedef const T& value_type_ref;
821
822   static inline void Profile(FoldingSetNodeID& ID, value_type_ref X) {
823     FoldingSetTrait<T>::Profile(X,ID);
824   }
825 };
826
827 /// Profile traits for integers.
828 template <typename T>
829 struct ImutProfileInteger {
830   typedef const T  value_type;
831   typedef const T& value_type_ref;
832
833   static inline void Profile(FoldingSetNodeID& ID, value_type_ref X) {
834     ID.AddInteger(X);
835   }
836 };
837
838 #define PROFILE_INTEGER_INFO(X)\
839 template<> struct ImutProfileInfo<X> : ImutProfileInteger<X> {};
840
841 PROFILE_INTEGER_INFO(char)
842 PROFILE_INTEGER_INFO(unsigned char)
843 PROFILE_INTEGER_INFO(short)
844 PROFILE_INTEGER_INFO(unsigned short)
845 PROFILE_INTEGER_INFO(unsigned)
846 PROFILE_INTEGER_INFO(signed)
847 PROFILE_INTEGER_INFO(long)
848 PROFILE_INTEGER_INFO(unsigned long)
849 PROFILE_INTEGER_INFO(long long)
850 PROFILE_INTEGER_INFO(unsigned long long)
851
852 #undef PROFILE_INTEGER_INFO
853
854 /// Profile traits for booleans.
855 template <>
856 struct ImutProfileInfo<bool> {
857   typedef const bool  value_type;
858   typedef const bool& value_type_ref;
859
860   static inline void Profile(FoldingSetNodeID& ID, value_type_ref X) {
861     ID.AddBoolean(X);
862   }
863 };
864
865
866 /// Generic profile trait for pointer types.  We treat pointers as
867 /// references to unique objects.
868 template <typename T>
869 struct ImutProfileInfo<T*> {
870   typedef const T*   value_type;
871   typedef value_type value_type_ref;
872
873   static inline void Profile(FoldingSetNodeID &ID, value_type_ref X) {
874     ID.AddPointer(X);
875   }
876 };
877
878 //===----------------------------------------------------------------------===//
879 // Trait classes that contain element comparison operators and type
880 //  definitions used by ImutAVLTree, ImmutableSet, and ImmutableMap.  These
881 //  inherit from the profile traits (ImutProfileInfo) to include operations
882 //  for element profiling.
883 //===----------------------------------------------------------------------===//
884
885
886 /// ImutContainerInfo - Generic definition of comparison operations for
887 ///   elements of immutable containers that defaults to using
888 ///   std::equal_to<> and std::less<> to perform comparison of elements.
889 template <typename T>
890 struct ImutContainerInfo : public ImutProfileInfo<T> {
891   typedef typename ImutProfileInfo<T>::value_type      value_type;
892   typedef typename ImutProfileInfo<T>::value_type_ref  value_type_ref;
893   typedef value_type      key_type;
894   typedef value_type_ref  key_type_ref;
895   typedef bool            data_type;
896   typedef bool            data_type_ref;
897
898   static inline key_type_ref KeyOfValue(value_type_ref D) { return D; }
899   static inline data_type_ref DataOfValue(value_type_ref) { return true; }
900
901   static inline bool isEqual(key_type_ref LHS, key_type_ref RHS) {
902     return std::equal_to<key_type>()(LHS,RHS);
903   }
904
905   static inline bool isLess(key_type_ref LHS, key_type_ref RHS) {
906     return std::less<key_type>()(LHS,RHS);
907   }
908
909   static inline bool isDataEqual(data_type_ref,data_type_ref) { return true; }
910 };
911
912 /// ImutContainerInfo - Specialization for pointer values to treat pointers
913 ///  as references to unique objects.  Pointers are thus compared by
914 ///  their addresses.
915 template <typename T>
916 struct ImutContainerInfo<T*> : public ImutProfileInfo<T*> {
917   typedef typename ImutProfileInfo<T*>::value_type      value_type;
918   typedef typename ImutProfileInfo<T*>::value_type_ref  value_type_ref;
919   typedef value_type      key_type;
920   typedef value_type_ref  key_type_ref;
921   typedef bool            data_type;
922   typedef bool            data_type_ref;
923
924   static inline key_type_ref KeyOfValue(value_type_ref D) { return D; }
925   static inline data_type_ref DataOfValue(value_type_ref) { return true; }
926
927   static inline bool isEqual(key_type_ref LHS, key_type_ref RHS) {
928     return LHS == RHS;
929   }
930
931   static inline bool isLess(key_type_ref LHS, key_type_ref RHS) {
932     return LHS < RHS;
933   }
934
935   static inline bool isDataEqual(data_type_ref,data_type_ref) { return true; }
936 };
937
938 //===----------------------------------------------------------------------===//
939 // Immutable Set
940 //===----------------------------------------------------------------------===//
941
942 template <typename ValT, typename ValInfo = ImutContainerInfo<ValT> >
943 class ImmutableSet {
944 public:
945   typedef typename ValInfo::value_type      value_type;
946   typedef typename ValInfo::value_type_ref  value_type_ref;
947   typedef ImutAVLTree<ValInfo> TreeTy;
948
949 private:
950   TreeTy *Root;
951
952 public:
953   /// Constructs a set from a pointer to a tree root.  In general one
954   /// should use a Factory object to create sets instead of directly
955   /// invoking the constructor, but there are cases where make this
956   /// constructor public is useful.
957   explicit ImmutableSet(TreeTy* R) : Root(R) {
958     if (Root) { Root->retain(); }
959   }
960   ImmutableSet(const ImmutableSet &X) : Root(X.Root) {
961     if (Root) { Root->retain(); }
962   }
963   ImmutableSet &operator=(const ImmutableSet &X) {
964     if (Root != X.Root) {
965       if (X.Root) { X.Root->retain(); }
966       if (Root) { Root->release(); }
967       Root = X.Root;
968     }
969     return *this;
970   }
971   ~ImmutableSet() {
972     if (Root) { Root->release(); }
973   }
974
975   class Factory {
976     typename TreeTy::Factory F;
977     const bool Canonicalize;
978
979   public:
980     Factory(bool canonicalize = true)
981       : Canonicalize(canonicalize) {}
982
983     Factory(BumpPtrAllocator& Alloc, bool canonicalize = true)
984       : F(Alloc), Canonicalize(canonicalize) {}
985
986     /// getEmptySet - Returns an immutable set that contains no elements.
987     ImmutableSet getEmptySet() {
988       return ImmutableSet(F.getEmptyTree());
989     }
990
991     /// add - Creates a new immutable set that contains all of the values
992     ///  of the original set with the addition of the specified value.  If
993     ///  the original set already included the value, then the original set is
994     ///  returned and no memory is allocated.  The time and space complexity
995     ///  of this operation is logarithmic in the size of the original set.
996     ///  The memory allocated to represent the set is released when the
997     ///  factory object that created the set is destroyed.
998     ImmutableSet add(ImmutableSet Old, value_type_ref V) {
999       TreeTy *NewT = F.add(Old.Root, V);
1000       return ImmutableSet(Canonicalize ? F.getCanonicalTree(NewT) : NewT);
1001     }
1002
1003     /// remove - Creates a new immutable set that contains all of the values
1004     ///  of the original set with the exception of the specified value.  If
1005     ///  the original set did not contain the value, the original set is
1006     ///  returned and no memory is allocated.  The time and space complexity
1007     ///  of this operation is logarithmic in the size of the original set.
1008     ///  The memory allocated to represent the set is released when the
1009     ///  factory object that created the set is destroyed.
1010     ImmutableSet remove(ImmutableSet Old, value_type_ref V) {
1011       TreeTy *NewT = F.remove(Old.Root, V);
1012       return ImmutableSet(Canonicalize ? F.getCanonicalTree(NewT) : NewT);
1013     }
1014
1015     BumpPtrAllocator& getAllocator() { return F.getAllocator(); }
1016
1017     typename TreeTy::Factory *getTreeFactory() const {
1018       return const_cast<typename TreeTy::Factory *>(&F);
1019     }
1020
1021   private:
1022     Factory(const Factory& RHS) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1023     void operator=(const Factory& RHS) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1024   };
1025
1026   friend class Factory;
1027
1028   /// Returns true if the set contains the specified value.
1029   bool contains(value_type_ref V) const {
1030     return Root ? Root->contains(V) : false;
1031   }
1032
1033   bool operator==(const ImmutableSet &RHS) const {
1034     return Root && RHS.Root ? Root->isEqual(*RHS.Root) : Root == RHS.Root;
1035   }
1036
1037   bool operator!=(const ImmutableSet &RHS) const {
1038     return Root && RHS.Root ? Root->isNotEqual(*RHS.Root) : Root != RHS.Root;
1039   }
1040
1041   TreeTy *getRoot() {
1042     if (Root) { Root->retain(); }
1043     return Root;
1044   }
1045
1046   TreeTy *getRootWithoutRetain() const {
1047     return Root;
1048   }
1049
1050   /// isEmpty - Return true if the set contains no elements.
1051   bool isEmpty() const { return !Root; }
1052
1053   /// isSingleton - Return true if the set contains exactly one element.
1054   ///   This method runs in constant time.
1055   bool isSingleton() const { return getHeight() == 1; }
1056
1057   template <typename Callback>
1058   void foreach(Callback& C) { if (Root) Root->foreach(C); }
1059
1060   template <typename Callback>
1061   void foreach() { if (Root) { Callback C; Root->foreach(C); } }
1062
1063   //===--------------------------------------------------===//
1064   // Iterators.
1065   //===--------------------------------------------------===//
1066
1067   class iterator {
1068     typename TreeTy::iterator itr;
1069
1070     iterator() {}
1071     iterator(TreeTy* t) : itr(t) {}
1072     friend class ImmutableSet<ValT,ValInfo>;
1073
1074   public:
1075     typedef ptrdiff_t difference_type;
1076     typedef typename ImmutableSet<ValT,ValInfo>::value_type value_type;
1077     typedef typename ImmutableSet<ValT,ValInfo>::value_type_ref reference;
1078     typedef typename iterator::value_type *pointer;
1079     typedef std::bidirectional_iterator_tag iterator_category;
1080
1081     typename iterator::reference operator*() const { return itr->getValue(); }
1082     typename iterator::pointer   operator->() const { return &(operator*()); }
1083
1084     iterator& operator++() { ++itr; return *this; }
1085     iterator  operator++(int) { iterator tmp(*this); ++itr; return tmp; }
1086     iterator& operator--() { --itr; return *this; }
1087     iterator  operator--(int) { iterator tmp(*this); --itr; return tmp; }
1088
1089     bool operator==(const iterator& RHS) const { return RHS.itr == itr; }
1090     bool operator!=(const iterator& RHS) const { return RHS.itr != itr; }
1091   };
1092
1093   iterator begin() const { return iterator(Root); }
1094   iterator end() const { return iterator(); }
1095
1096   //===--------------------------------------------------===//
1097   // Utility methods.
1098   //===--------------------------------------------------===//
1099
1100   unsigned getHeight() const { return Root ? Root->getHeight() : 0; }
1101
1102   static inline void Profile(FoldingSetNodeID& ID, const ImmutableSet& S) {
1103     ID.AddPointer(S.Root);
1104   }
1105
1106   inline void Profile(FoldingSetNodeID& ID) const {
1107     return Profile(ID,*this);
1108   }
1109
1110   //===--------------------------------------------------===//
1111   // For testing.
1112   //===--------------------------------------------------===//
1113
1114   void validateTree() const { if (Root) Root->validateTree(); }
1115 };
1116
1117 // NOTE: This may some day replace the current ImmutableSet.
1118 template <typename ValT, typename ValInfo = ImutContainerInfo<ValT> >
1119 class ImmutableSetRef {
1120 public:
1121   typedef typename ValInfo::value_type      value_type;
1122   typedef typename ValInfo::value_type_ref  value_type_ref;
1123   typedef ImutAVLTree<ValInfo> TreeTy;
1124   typedef typename TreeTy::Factory          FactoryTy;
1125
1126 private:
1127   TreeTy *Root;
1128   FactoryTy *Factory;
1129
1130 public:
1131   /// Constructs a set from a pointer to a tree root.  In general one
1132   /// should use a Factory object to create sets instead of directly
1133   /// invoking the constructor, but there are cases where make this
1134   /// constructor public is useful.
1135   explicit ImmutableSetRef(TreeTy* R, FactoryTy *F)
1136     : Root(R),
1137       Factory(F) {
1138     if (Root) { Root->retain(); }
1139   }
1140   ImmutableSetRef(const ImmutableSetRef &X)
1141     : Root(X.Root),
1142       Factory(X.Factory) {
1143     if (Root) { Root->retain(); }
1144   }
1145   ImmutableSetRef &operator=(const ImmutableSetRef &X) {
1146     if (Root != X.Root) {
1147       if (X.Root) { X.Root->retain(); }
1148       if (Root) { Root->release(); }
1149       Root = X.Root;
1150       Factory = X.Factory;
1151     }
1152     return *this;
1153   }
1154   ~ImmutableSetRef() {
1155     if (Root) { Root->release(); }
1156   }
1157
1158   static inline ImmutableSetRef getEmptySet(FactoryTy *F) {
1159     return ImmutableSetRef(0, F);
1160   }
1161
1162   ImmutableSetRef add(value_type_ref V) {
1163     return ImmutableSetRef(Factory->add(Root, V), Factory);
1164   }
1165
1166   ImmutableSetRef remove(value_type_ref V) {
1167     return ImmutableSetRef(Factory->remove(Root, V), Factory);
1168   }
1169
1170   /// Returns true if the set contains the specified value.
1171   bool contains(value_type_ref V) const {
1172     return Root ? Root->contains(V) : false;
1173   }
1174
1175   ImmutableSet<ValT> asImmutableSet(bool canonicalize = true) const {
1176     return ImmutableSet<ValT>(canonicalize ?
1177                               Factory->getCanonicalTree(Root) : Root);
1178   }
1179
1180   TreeTy *getRootWithoutRetain() const {
1181     return Root;
1182   }
1183
1184   bool operator==(const ImmutableSetRef &RHS) const {
1185     return Root && RHS.Root ? Root->isEqual(*RHS.Root) : Root == RHS.Root;
1186   }
1187
1188   bool operator!=(const ImmutableSetRef &RHS) const {
1189     return Root && RHS.Root ? Root->isNotEqual(*RHS.Root) : Root != RHS.Root;
1190   }
1191
1192   /// isEmpty - Return true if the set contains no elements.
1193   bool isEmpty() const { return !Root; }
1194
1195   /// isSingleton - Return true if the set contains exactly one element.
1196   ///   This method runs in constant time.
1197   bool isSingleton() const { return getHeight() == 1; }
1198
1199   //===--------------------------------------------------===//
1200   // Iterators.
1201   //===--------------------------------------------------===//
1202
1203   class iterator {
1204     typename TreeTy::iterator itr;
1205     iterator(TreeTy* t) : itr(t) {}
1206     friend class ImmutableSetRef<ValT,ValInfo>;
1207   public:
1208     iterator() {}
1209     inline value_type_ref operator*() const { return itr->getValue(); }
1210     inline iterator& operator++() { ++itr; return *this; }
1211     inline iterator  operator++(int) { iterator tmp(*this); ++itr; return tmp; }
1212     inline iterator& operator--() { --itr; return *this; }
1213     inline iterator  operator--(int) { iterator tmp(*this); --itr; return tmp; }
1214     inline bool operator==(const iterator& RHS) const { return RHS.itr == itr; }
1215     inline bool operator!=(const iterator& RHS) const { return RHS.itr != itr; }
1216     inline value_type *operator->() const { return &(operator*()); }
1217   };
1218
1219   iterator begin() const { return iterator(Root); }
1220   iterator end() const { return iterator(); }
1221
1222   //===--------------------------------------------------===//
1223   // Utility methods.
1224   //===--------------------------------------------------===//
1225
1226   unsigned getHeight() const { return Root ? Root->getHeight() : 0; }
1227
1228   static inline void Profile(FoldingSetNodeID& ID, const ImmutableSetRef& S) {
1229     ID.AddPointer(S.Root);
1230   }
1231
1232   inline void Profile(FoldingSetNodeID& ID) const {
1233     return Profile(ID,*this);
1234   }
1235
1236   //===--------------------------------------------------===//
1237   // For testing.
1238   //===--------------------------------------------------===//
1239
1240   void validateTree() const { if (Root) Root->validateTree(); }
1241 };
1242
1243 } // end namespace llvm
1244
1245 #endif