Use only explicit bool conversion operators
[oota-llvm.git] / include / llvm / ADT / IntervalMap.h
1 //===- llvm/ADT/IntervalMap.h - A sorted interval map -----------*- 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 a coalescing interval map for small objects.
11 //
12 // KeyT objects are mapped to ValT objects. Intervals of keys that map to the
13 // same value are represented in a compressed form.
14 //
15 // Iterators provide ordered access to the compressed intervals rather than the
16 // individual keys, and insert and erase operations use key intervals as well.
17 //
18 // Like SmallVector, IntervalMap will store the first N intervals in the map
19 // object itself without any allocations. When space is exhausted it switches to
20 // a B+-tree representation with very small overhead for small key and value
21 // objects.
22 //
23 // A Traits class specifies how keys are compared. It also allows IntervalMap to
24 // work with both closed and half-open intervals.
25 //
26 // Keys and values are not stored next to each other in a std::pair, so we don't
27 // provide such a value_type. Dereferencing iterators only returns the mapped
28 // value. The interval bounds are accessible through the start() and stop()
29 // iterator methods.
30 //
31 // IntervalMap is optimized for small key and value objects, 4 or 8 bytes each
32 // is the optimal size. For large objects use std::map instead.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35 //
36 // Synopsis:
37 //
38 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
39 // class IntervalMap {
40 // public:
41 //   typedef KeyT key_type;
42 //   typedef ValT mapped_type;
43 //   typedef RecyclingAllocator<...> Allocator;
44 //   class iterator;
45 //   class const_iterator;
46 //
47 //   explicit IntervalMap(Allocator&);
48 //   ~IntervalMap():
49 //
50 //   bool empty() const;
51 //   KeyT start() const;
52 //   KeyT stop() const;
53 //   ValT lookup(KeyT x, Value NotFound = Value()) const;
54 //
55 //   const_iterator begin() const;
56 //   const_iterator end() const;
57 //   iterator begin();
58 //   iterator end();
59 //   const_iterator find(KeyT x) const;
60 //   iterator find(KeyT x);
61 //
62 //   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
63 //   void clear();
64 // };
65 //
66 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
67 // class IntervalMap::const_iterator :
68 //   public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, ValT> {
69 // public:
70 //   bool operator==(const const_iterator &) const;
71 //   bool operator!=(const const_iterator &) const;
72 //   bool valid() const;
73 //
74 //   const KeyT &start() const;
75 //   const KeyT &stop() const;
76 //   const ValT &value() const;
77 //   const ValT &operator*() const;
78 //   const ValT *operator->() const;
79 //
80 //   const_iterator &operator++();
81 //   const_iterator &operator++(int);
82 //   const_iterator &operator--();
83 //   const_iterator &operator--(int);
84 //   void goToBegin();
85 //   void goToEnd();
86 //   void find(KeyT x);
87 //   void advanceTo(KeyT x);
88 // };
89 //
90 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
91 // class IntervalMap::iterator : public const_iterator {
92 // public:
93 //   void insert(KeyT a, KeyT b, Value y);
94 //   void erase();
95 // };
96 //
97 //===----------------------------------------------------------------------===//
98
99 #ifndef LLVM_ADT_INTERVALMAP_H
100 #define LLVM_ADT_INTERVALMAP_H
101
102 #include "llvm/ADT/PointerIntPair.h"
103 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
104 #include "llvm/Support/Allocator.h"
105 #include "llvm/Support/RecyclingAllocator.h"
106 #include <iterator>
107
108 namespace llvm {
109
110
111 //===----------------------------------------------------------------------===//
112 //---                              Key traits                              ---//
113 //===----------------------------------------------------------------------===//
114 //
115 // The IntervalMap works with closed or half-open intervals.
116 // Adjacent intervals that map to the same value are coalesced.
117 //
118 // The IntervalMapInfo traits class is used to determine if a key is contained
119 // in an interval, and if two intervals are adjacent so they can be coalesced.
120 // The provided implementation works for closed integer intervals, other keys
121 // probably need a specialized version.
122 //
123 // The point x is contained in [a;b] when !startLess(x, a) && !stopLess(b, x).
124 //
125 // It is assumed that (a;b] half-open intervals are not used, only [a;b) is
126 // allowed. This is so that stopLess(a, b) can be used to determine if two
127 // intervals overlap.
128 //
129 //===----------------------------------------------------------------------===//
130
131 template <typename T>
132 struct IntervalMapInfo {
133
134   /// startLess - Return true if x is not in [a;b].
135   /// This is x < a both for closed intervals and for [a;b) half-open intervals.
136   static inline bool startLess(const T &x, const T &a) {
137     return x < a;
138   }
139
140   /// stopLess - Return true if x is not in [a;b].
141   /// This is b < x for a closed interval, b <= x for [a;b) half-open intervals.
142   static inline bool stopLess(const T &b, const T &x) {
143     return b < x;
144   }
145
146   /// adjacent - Return true when the intervals [x;a] and [b;y] can coalesce.
147   /// This is a+1 == b for closed intervals, a == b for half-open intervals.
148   static inline bool adjacent(const T &a, const T &b) {
149     return a+1 == b;
150   }
151
152 };
153
154 template <typename T>
155 struct IntervalMapHalfOpenInfo {
156
157   /// startLess - Return true if x is not in [a;b).
158   static inline bool startLess(const T &x, const T &a) {
159     return x < a;
160   }
161
162   /// stopLess - Return true if x is not in [a;b).
163   static inline bool stopLess(const T &b, const T &x) {
164     return b <= x;
165   }
166
167   /// adjacent - Return true when the intervals [x;a) and [b;y) can coalesce.
168   static inline bool adjacent(const T &a, const T &b) {
169     return a == b;
170   }
171
172 };
173
174 /// IntervalMapImpl - Namespace used for IntervalMap implementation details.
175 /// It should be considered private to the implementation.
176 namespace IntervalMapImpl {
177
178 // Forward declarations.
179 template <typename, typename, unsigned, typename> class LeafNode;
180 template <typename, typename, unsigned, typename> class BranchNode;
181
182 typedef std::pair<unsigned,unsigned> IdxPair;
183
184
185 //===----------------------------------------------------------------------===//
186 //---                    IntervalMapImpl::NodeBase                         ---//
187 //===----------------------------------------------------------------------===//
188 //
189 // Both leaf and branch nodes store vectors of pairs.
190 // Leaves store ((KeyT, KeyT), ValT) pairs, branches use (NodeRef, KeyT).
191 //
192 // Keys and values are stored in separate arrays to avoid padding caused by
193 // different object alignments. This also helps improve locality of reference
194 // when searching the keys.
195 //
196 // The nodes don't know how many elements they contain - that information is
197 // stored elsewhere. Omitting the size field prevents padding and allows a node
198 // to fill the allocated cache lines completely.
199 //
200 // These are typical key and value sizes, the node branching factor (N), and
201 // wasted space when nodes are sized to fit in three cache lines (192 bytes):
202 //
203 //   T1  T2   N Waste  Used by
204 //    4   4  24   0    Branch<4> (32-bit pointers)
205 //    8   4  16   0    Leaf<4,4>, Branch<4>
206 //    8   8  12   0    Leaf<4,8>, Branch<8>
207 //   16   4   9  12    Leaf<8,4>
208 //   16   8   8   0    Leaf<8,8>
209 //
210 //===----------------------------------------------------------------------===//
211
212 template <typename T1, typename T2, unsigned N>
213 class NodeBase {
214 public:
215   enum { Capacity = N };
216
217   T1 first[N];
218   T2 second[N];
219
220   /// copy - Copy elements from another node.
221   /// @param Other Node elements are copied from.
222   /// @param i     Beginning of the source range in other.
223   /// @param j     Beginning of the destination range in this.
224   /// @param Count Number of elements to copy.
225   template <unsigned M>
226   void copy(const NodeBase<T1, T2, M> &Other, unsigned i,
227             unsigned j, unsigned Count) {
228     assert(i + Count <= M && "Invalid source range");
229     assert(j + Count <= N && "Invalid dest range");
230     for (unsigned e = i + Count; i != e; ++i, ++j) {
231       first[j]  = Other.first[i];
232       second[j] = Other.second[i];
233     }
234   }
235
236   /// moveLeft - Move elements to the left.
237   /// @param i     Beginning of the source range.
238   /// @param j     Beginning of the destination range.
239   /// @param Count Number of elements to copy.
240   void moveLeft(unsigned i, unsigned j, unsigned Count) {
241     assert(j <= i && "Use moveRight shift elements right");
242     copy(*this, i, j, Count);
243   }
244
245   /// moveRight - Move elements to the right.
246   /// @param i     Beginning of the source range.
247   /// @param j     Beginning of the destination range.
248   /// @param Count Number of elements to copy.
249   void moveRight(unsigned i, unsigned j, unsigned Count) {
250     assert(i <= j && "Use moveLeft shift elements left");
251     assert(j + Count <= N && "Invalid range");
252     while (Count--) {
253       first[j + Count]  = first[i + Count];
254       second[j + Count] = second[i + Count];
255     }
256   }
257
258   /// erase - Erase elements [i;j).
259   /// @param i    Beginning of the range to erase.
260   /// @param j    End of the range. (Exclusive).
261   /// @param Size Number of elements in node.
262   void erase(unsigned i, unsigned j, unsigned Size) {
263     moveLeft(j, i, Size - j);
264   }
265
266   /// erase - Erase element at i.
267   /// @param i    Index of element to erase.
268   /// @param Size Number of elements in node.
269   void erase(unsigned i, unsigned Size) {
270     erase(i, i+1, Size);
271   }
272
273   /// shift - Shift elements [i;size) 1 position to the right.
274   /// @param i    Beginning of the range to move.
275   /// @param Size Number of elements in node.
276   void shift(unsigned i, unsigned Size) {
277     moveRight(i, i + 1, Size - i);
278   }
279
280   /// transferToLeftSib - Transfer elements to a left sibling node.
281   /// @param Size  Number of elements in this.
282   /// @param Sib   Left sibling node.
283   /// @param SSize Number of elements in sib.
284   /// @param Count Number of elements to transfer.
285   void transferToLeftSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize,
286                          unsigned Count) {
287     Sib.copy(*this, 0, SSize, Count);
288     erase(0, Count, Size);
289   }
290
291   /// transferToRightSib - Transfer elements to a right sibling node.
292   /// @param Size  Number of elements in this.
293   /// @param Sib   Right sibling node.
294   /// @param SSize Number of elements in sib.
295   /// @param Count Number of elements to transfer.
296   void transferToRightSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize,
297                           unsigned Count) {
298     Sib.moveRight(0, Count, SSize);
299     Sib.copy(*this, Size-Count, 0, Count);
300   }
301
302   /// adjustFromLeftSib - Adjust the number if elements in this node by moving
303   /// elements to or from a left sibling node.
304   /// @param Size  Number of elements in this.
305   /// @param Sib   Right sibling node.
306   /// @param SSize Number of elements in sib.
307   /// @param Add   The number of elements to add to this node, possibly < 0.
308   /// @return      Number of elements added to this node, possibly negative.
309   int adjustFromLeftSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize, int Add) {
310     if (Add > 0) {
311       // We want to grow, copy from sib.
312       unsigned Count = std::min(std::min(unsigned(Add), SSize), N - Size);
313       Sib.transferToRightSib(SSize, *this, Size, Count);
314       return Count;
315     } else {
316       // We want to shrink, copy to sib.
317       unsigned Count = std::min(std::min(unsigned(-Add), Size), N - SSize);
318       transferToLeftSib(Size, Sib, SSize, Count);
319       return -Count;
320     }
321   }
322 };
323
324 /// IntervalMapImpl::adjustSiblingSizes - Move elements between sibling nodes.
325 /// @param Node  Array of pointers to sibling nodes.
326 /// @param Nodes Number of nodes.
327 /// @param CurSize Array of current node sizes, will be overwritten.
328 /// @param NewSize Array of desired node sizes.
329 template <typename NodeT>
330 void adjustSiblingSizes(NodeT *Node[], unsigned Nodes,
331                         unsigned CurSize[], const unsigned NewSize[]) {
332   // Move elements right.
333   for (int n = Nodes - 1; n; --n) {
334     if (CurSize[n] == NewSize[n])
335       continue;
336     for (int m = n - 1; m != -1; --m) {
337       int d = Node[n]->adjustFromLeftSib(CurSize[n], *Node[m], CurSize[m],
338                                          NewSize[n] - CurSize[n]);
339       CurSize[m] -= d;
340       CurSize[n] += d;
341       // Keep going if the current node was exhausted.
342       if (CurSize[n] >= NewSize[n])
343           break;
344     }
345   }
346
347   if (Nodes == 0)
348     return;
349
350   // Move elements left.
351   for (unsigned n = 0; n != Nodes - 1; ++n) {
352     if (CurSize[n] == NewSize[n])
353       continue;
354     for (unsigned m = n + 1; m != Nodes; ++m) {
355       int d = Node[m]->adjustFromLeftSib(CurSize[m], *Node[n], CurSize[n],
356                                         CurSize[n] -  NewSize[n]);
357       CurSize[m] += d;
358       CurSize[n] -= d;
359       // Keep going if the current node was exhausted.
360       if (CurSize[n] >= NewSize[n])
361           break;
362     }
363   }
364
365 #ifndef NDEBUG
366   for (unsigned n = 0; n != Nodes; n++)
367     assert(CurSize[n] == NewSize[n] && "Insufficient element shuffle");
368 #endif
369 }
370
371 /// IntervalMapImpl::distribute - Compute a new distribution of node elements
372 /// after an overflow or underflow. Reserve space for a new element at Position,
373 /// and compute the node that will hold Position after redistributing node
374 /// elements.
375 ///
376 /// It is required that
377 ///
378 ///   Elements == sum(CurSize), and
379 ///   Elements + Grow <= Nodes * Capacity.
380 ///
381 /// NewSize[] will be filled in such that:
382 ///
383 ///   sum(NewSize) == Elements, and
384 ///   NewSize[i] <= Capacity.
385 ///
386 /// The returned index is the node where Position will go, so:
387 ///
388 ///   sum(NewSize[0..idx-1]) <= Position
389 ///   sum(NewSize[0..idx])   >= Position
390 ///
391 /// The last equality, sum(NewSize[0..idx]) == Position, can only happen when
392 /// Grow is set and NewSize[idx] == Capacity-1. The index points to the node
393 /// before the one holding the Position'th element where there is room for an
394 /// insertion.
395 ///
396 /// @param Nodes    The number of nodes.
397 /// @param Elements Total elements in all nodes.
398 /// @param Capacity The capacity of each node.
399 /// @param CurSize  Array[Nodes] of current node sizes, or NULL.
400 /// @param NewSize  Array[Nodes] to receive the new node sizes.
401 /// @param Position Insert position.
402 /// @param Grow     Reserve space for a new element at Position.
403 /// @return         (node, offset) for Position.
404 IdxPair distribute(unsigned Nodes, unsigned Elements, unsigned Capacity,
405                    const unsigned *CurSize, unsigned NewSize[],
406                    unsigned Position, bool Grow);
407
408
409 //===----------------------------------------------------------------------===//
410 //---                   IntervalMapImpl::NodeSizer                         ---//
411 //===----------------------------------------------------------------------===//
412 //
413 // Compute node sizes from key and value types.
414 //
415 // The branching factors are chosen to make nodes fit in three cache lines.
416 // This may not be possible if keys or values are very large. Such large objects
417 // are handled correctly, but a std::map would probably give better performance.
418 //
419 //===----------------------------------------------------------------------===//
420
421 enum {
422   // Cache line size. Most architectures have 32 or 64 byte cache lines.
423   // We use 64 bytes here because it provides good branching factors.
424   Log2CacheLine = 6,
425   CacheLineBytes = 1 << Log2CacheLine,
426   DesiredNodeBytes = 3 * CacheLineBytes
427 };
428
429 template <typename KeyT, typename ValT>
430 struct NodeSizer {
431   enum {
432     // Compute the leaf node branching factor that makes a node fit in three
433     // cache lines. The branching factor must be at least 3, or some B+-tree
434     // balancing algorithms won't work.
435     // LeafSize can't be larger than CacheLineBytes. This is required by the
436     // PointerIntPair used by NodeRef.
437     DesiredLeafSize = DesiredNodeBytes /
438       static_cast<unsigned>(2*sizeof(KeyT)+sizeof(ValT)),
439     MinLeafSize = 3,
440     LeafSize = DesiredLeafSize > MinLeafSize ? DesiredLeafSize : MinLeafSize
441   };
442
443   typedef NodeBase<std::pair<KeyT, KeyT>, ValT, LeafSize> LeafBase;
444
445   enum {
446     // Now that we have the leaf branching factor, compute the actual allocation
447     // unit size by rounding up to a whole number of cache lines.
448     AllocBytes = (sizeof(LeafBase) + CacheLineBytes-1) & ~(CacheLineBytes-1),
449
450     // Determine the branching factor for branch nodes.
451     BranchSize = AllocBytes /
452       static_cast<unsigned>(sizeof(KeyT) + sizeof(void*))
453   };
454
455   /// Allocator - The recycling allocator used for both branch and leaf nodes.
456   /// This typedef is very likely to be identical for all IntervalMaps with
457   /// reasonably sized entries, so the same allocator can be shared among
458   /// different kinds of maps.
459   typedef RecyclingAllocator<BumpPtrAllocator, char,
460                              AllocBytes, CacheLineBytes> Allocator;
461
462 };
463
464
465 //===----------------------------------------------------------------------===//
466 //---                     IntervalMapImpl::NodeRef                         ---//
467 //===----------------------------------------------------------------------===//
468 //
469 // B+-tree nodes can be leaves or branches, so we need a polymorphic node
470 // pointer that can point to both kinds.
471 //
472 // All nodes are cache line aligned and the low 6 bits of a node pointer are
473 // always 0. These bits are used to store the number of elements in the
474 // referenced node. Besides saving space, placing node sizes in the parents
475 // allow tree balancing algorithms to run without faulting cache lines for nodes
476 // that may not need to be modified.
477 //
478 // A NodeRef doesn't know whether it references a leaf node or a branch node.
479 // It is the responsibility of the caller to use the correct types.
480 //
481 // Nodes are never supposed to be empty, and it is invalid to store a node size
482 // of 0 in a NodeRef. The valid range of sizes is 1-64.
483 //
484 //===----------------------------------------------------------------------===//
485
486 class NodeRef {
487   struct CacheAlignedPointerTraits {
488     static inline void *getAsVoidPointer(void *P) { return P; }
489     static inline void *getFromVoidPointer(void *P) { return P; }
490     enum { NumLowBitsAvailable = Log2CacheLine };
491   };
492   PointerIntPair<void*, Log2CacheLine, unsigned, CacheAlignedPointerTraits> pip;
493
494 public:
495   /// NodeRef - Create a null ref.
496   NodeRef() {}
497
498   /// operator bool - Detect a null ref.
499   LLVM_EXPLICIT operator bool() const { return pip.getOpaqueValue(); }
500
501   /// NodeRef - Create a reference to the node p with n elements.
502   template <typename NodeT>
503   NodeRef(NodeT *p, unsigned n) : pip(p, n - 1) {
504     assert(n <= NodeT::Capacity && "Size too big for node");
505   }
506
507   /// size - Return the number of elements in the referenced node.
508   unsigned size() const { return pip.getInt() + 1; }
509
510   /// setSize - Update the node size.
511   void setSize(unsigned n) { pip.setInt(n - 1); }
512
513   /// subtree - Access the i'th subtree reference in a branch node.
514   /// This depends on branch nodes storing the NodeRef array as their first
515   /// member.
516   NodeRef &subtree(unsigned i) const {
517     return reinterpret_cast<NodeRef*>(pip.getPointer())[i];
518   }
519
520   /// get - Dereference as a NodeT reference.
521   template <typename NodeT>
522   NodeT &get() const {
523     return *reinterpret_cast<NodeT*>(pip.getPointer());
524   }
525
526   bool operator==(const NodeRef &RHS) const {
527     if (pip == RHS.pip)
528       return true;
529     assert(pip.getPointer() != RHS.pip.getPointer() && "Inconsistent NodeRefs");
530     return false;
531   }
532
533   bool operator!=(const NodeRef &RHS) const {
534     return !operator==(RHS);
535   }
536 };
537
538 //===----------------------------------------------------------------------===//
539 //---                      IntervalMapImpl::LeafNode                       ---//
540 //===----------------------------------------------------------------------===//
541 //
542 // Leaf nodes store up to N disjoint intervals with corresponding values.
543 //
544 // The intervals are kept sorted and fully coalesced so there are no adjacent
545 // intervals mapping to the same value.
546 //
547 // These constraints are always satisfied:
548 //
549 // - Traits::stopLess(start(i), stop(i))    - Non-empty, sane intervals.
550 //
551 // - Traits::stopLess(stop(i), start(i + 1) - Sorted.
552 //
553 // - value(i) != value(i + 1) || !Traits::adjacent(stop(i), start(i + 1))
554 //                                          - Fully coalesced.
555 //
556 //===----------------------------------------------------------------------===//
557
558 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
559 class LeafNode : public NodeBase<std::pair<KeyT, KeyT>, ValT, N> {
560 public:
561   const KeyT &start(unsigned i) const { return this->first[i].first; }
562   const KeyT &stop(unsigned i) const { return this->first[i].second; }
563   const ValT &value(unsigned i) const { return this->second[i]; }
564
565   KeyT &start(unsigned i) { return this->first[i].first; }
566   KeyT &stop(unsigned i) { return this->first[i].second; }
567   ValT &value(unsigned i) { return this->second[i]; }
568
569   /// findFrom - Find the first interval after i that may contain x.
570   /// @param i    Starting index for the search.
571   /// @param Size Number of elements in node.
572   /// @param x    Key to search for.
573   /// @return     First index with !stopLess(key[i].stop, x), or size.
574   ///             This is the first interval that can possibly contain x.
575   unsigned findFrom(unsigned i, unsigned Size, KeyT x) const {
576     assert(i <= Size && Size <= N && "Bad indices");
577     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
578            "Index is past the needed point");
579     while (i != Size && Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
580     return i;
581   }
582
583   /// safeFind - Find an interval that is known to exist. This is the same as
584   /// findFrom except is it assumed that x is at least within range of the last
585   /// interval.
586   /// @param i Starting index for the search.
587   /// @param x Key to search for.
588   /// @return  First index with !stopLess(key[i].stop, x), never size.
589   ///          This is the first interval that can possibly contain x.
590   unsigned safeFind(unsigned i, KeyT x) const {
591     assert(i < N && "Bad index");
592     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
593            "Index is past the needed point");
594     while (Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
595     assert(i < N && "Unsafe intervals");
596     return i;
597   }
598
599   /// safeLookup - Lookup mapped value for a safe key.
600   /// It is assumed that x is within range of the last entry.
601   /// @param x        Key to search for.
602   /// @param NotFound Value to return if x is not in any interval.
603   /// @return         The mapped value at x or NotFound.
604   ValT safeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const {
605     unsigned i = safeFind(0, x);
606     return Traits::startLess(x, start(i)) ? NotFound : value(i);
607   }
608
609   unsigned insertFrom(unsigned &Pos, unsigned Size, KeyT a, KeyT b, ValT y);
610 };
611
612 /// insertFrom - Add mapping of [a;b] to y if possible, coalescing as much as
613 /// possible. This may cause the node to grow by 1, or it may cause the node
614 /// to shrink because of coalescing.
615 /// @param i    Starting index = insertFrom(0, size, a)
616 /// @param Size Number of elements in node.
617 /// @param a    Interval start.
618 /// @param b    Interval stop.
619 /// @param y    Value be mapped.
620 /// @return     (insert position, new size), or (i, Capacity+1) on overflow.
621 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
622 unsigned LeafNode<KeyT, ValT, N, Traits>::
623 insertFrom(unsigned &Pos, unsigned Size, KeyT a, KeyT b, ValT y) {
624   unsigned i = Pos;
625   assert(i <= Size && Size <= N && "Invalid index");
626   assert(!Traits::stopLess(b, a) && "Invalid interval");
627
628   // Verify the findFrom invariant.
629   assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), a)));
630   assert((i == Size || !Traits::stopLess(stop(i), a)));
631   assert((i == Size || Traits::stopLess(b, start(i))) && "Overlapping insert");
632
633   // Coalesce with previous interval.
634   if (i && value(i - 1) == y && Traits::adjacent(stop(i - 1), a)) {
635     Pos = i - 1;
636     // Also coalesce with next interval?
637     if (i != Size && value(i) == y && Traits::adjacent(b, start(i))) {
638       stop(i - 1) = stop(i);
639       this->erase(i, Size);
640       return Size - 1;
641     }
642     stop(i - 1) = b;
643     return Size;
644   }
645
646   // Detect overflow.
647   if (i == N)
648     return N + 1;
649
650   // Add new interval at end.
651   if (i == Size) {
652     start(i) = a;
653     stop(i) = b;
654     value(i) = y;
655     return Size + 1;
656   }
657
658   // Try to coalesce with following interval.
659   if (value(i) == y && Traits::adjacent(b, start(i))) {
660     start(i) = a;
661     return Size;
662   }
663
664   // We must insert before i. Detect overflow.
665   if (Size == N)
666     return N + 1;
667
668   // Insert before i.
669   this->shift(i, Size);
670   start(i) = a;
671   stop(i) = b;
672   value(i) = y;
673   return Size + 1;
674 }
675
676
677 //===----------------------------------------------------------------------===//
678 //---                   IntervalMapImpl::BranchNode                        ---//
679 //===----------------------------------------------------------------------===//
680 //
681 // A branch node stores references to 1--N subtrees all of the same height.
682 //
683 // The key array in a branch node holds the rightmost stop key of each subtree.
684 // It is redundant to store the last stop key since it can be found in the
685 // parent node, but doing so makes tree balancing a lot simpler.
686 //
687 // It is unusual for a branch node to only have one subtree, but it can happen
688 // in the root node if it is smaller than the normal nodes.
689 //
690 // When all of the leaf nodes from all the subtrees are concatenated, they must
691 // satisfy the same constraints as a single leaf node. They must be sorted,
692 // sane, and fully coalesced.
693 //
694 //===----------------------------------------------------------------------===//
695
696 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
697 class BranchNode : public NodeBase<NodeRef, KeyT, N> {
698 public:
699   const KeyT &stop(unsigned i) const { return this->second[i]; }
700   const NodeRef &subtree(unsigned i) const { return this->first[i]; }
701
702   KeyT &stop(unsigned i) { return this->second[i]; }
703   NodeRef &subtree(unsigned i) { return this->first[i]; }
704
705   /// findFrom - Find the first subtree after i that may contain x.
706   /// @param i    Starting index for the search.
707   /// @param Size Number of elements in node.
708   /// @param x    Key to search for.
709   /// @return     First index with !stopLess(key[i], x), or size.
710   ///             This is the first subtree that can possibly contain x.
711   unsigned findFrom(unsigned i, unsigned Size, KeyT x) const {
712     assert(i <= Size && Size <= N && "Bad indices");
713     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
714            "Index to findFrom is past the needed point");
715     while (i != Size && Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
716     return i;
717   }
718
719   /// safeFind - Find a subtree that is known to exist. This is the same as
720   /// findFrom except is it assumed that x is in range.
721   /// @param i Starting index for the search.
722   /// @param x Key to search for.
723   /// @return  First index with !stopLess(key[i], x), never size.
724   ///          This is the first subtree that can possibly contain x.
725   unsigned safeFind(unsigned i, KeyT x) const {
726     assert(i < N && "Bad index");
727     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
728            "Index is past the needed point");
729     while (Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
730     assert(i < N && "Unsafe intervals");
731     return i;
732   }
733
734   /// safeLookup - Get the subtree containing x, Assuming that x is in range.
735   /// @param x Key to search for.
736   /// @return  Subtree containing x
737   NodeRef safeLookup(KeyT x) const {
738     return subtree(safeFind(0, x));
739   }
740
741   /// insert - Insert a new (subtree, stop) pair.
742   /// @param i    Insert position, following entries will be shifted.
743   /// @param Size Number of elements in node.
744   /// @param Node Subtree to insert.
745   /// @param Stop Last key in subtree.
746   void insert(unsigned i, unsigned Size, NodeRef Node, KeyT Stop) {
747     assert(Size < N && "branch node overflow");
748     assert(i <= Size && "Bad insert position");
749     this->shift(i, Size);
750     subtree(i) = Node;
751     stop(i) = Stop;
752   }
753 };
754
755 //===----------------------------------------------------------------------===//
756 //---                         IntervalMapImpl::Path                        ---//
757 //===----------------------------------------------------------------------===//
758 //
759 // A Path is used by iterators to represent a position in a B+-tree, and the
760 // path to get there from the root.
761 //
762 // The Path class also contains the tree navigation code that doesn't have to
763 // be templatized.
764 //
765 //===----------------------------------------------------------------------===//
766
767 class Path {
768   /// Entry - Each step in the path is a node pointer and an offset into that
769   /// node.
770   struct Entry {
771     void *node;
772     unsigned size;
773     unsigned offset;
774
775     Entry(void *Node, unsigned Size, unsigned Offset)
776       : node(Node), size(Size), offset(Offset) {}
777
778     Entry(NodeRef Node, unsigned Offset)
779       : node(&Node.subtree(0)), size(Node.size()), offset(Offset) {}
780
781     NodeRef &subtree(unsigned i) const {
782       return reinterpret_cast<NodeRef*>(node)[i];
783     }
784   };
785
786   /// path - The path entries, path[0] is the root node, path.back() is a leaf.
787   SmallVector<Entry, 4> path;
788
789 public:
790   // Node accessors.
791   template <typename NodeT> NodeT &node(unsigned Level) const {
792     return *reinterpret_cast<NodeT*>(path[Level].node);
793   }
794   unsigned size(unsigned Level) const { return path[Level].size; }
795   unsigned offset(unsigned Level) const { return path[Level].offset; }
796   unsigned &offset(unsigned Level) { return path[Level].offset; }
797
798   // Leaf accessors.
799   template <typename NodeT> NodeT &leaf() const {
800     return *reinterpret_cast<NodeT*>(path.back().node);
801   }
802   unsigned leafSize() const { return path.back().size; }
803   unsigned leafOffset() const { return path.back().offset; }
804   unsigned &leafOffset() { return path.back().offset; }
805
806   /// valid - Return true if path is at a valid node, not at end().
807   bool valid() const {
808     return !path.empty() && path.front().offset < path.front().size;
809   }
810
811   /// height - Return the height of the tree corresponding to this path.
812   /// This matches map->height in a full path.
813   unsigned height() const { return path.size() - 1; }
814
815   /// subtree - Get the subtree referenced from Level. When the path is
816   /// consistent, node(Level + 1) == subtree(Level).
817   /// @param Level 0..height-1. The leaves have no subtrees.
818   NodeRef &subtree(unsigned Level) const {
819     return path[Level].subtree(path[Level].offset);
820   }
821
822   /// reset - Reset cached information about node(Level) from subtree(Level -1).
823   /// @param Level 1..height. THe node to update after parent node changed.
824   void reset(unsigned Level) {
825     path[Level] = Entry(subtree(Level - 1), offset(Level));
826   }
827
828   /// push - Add entry to path.
829   /// @param Node Node to add, should be subtree(path.size()-1).
830   /// @param Offset Offset into Node.
831   void push(NodeRef Node, unsigned Offset) {
832     path.push_back(Entry(Node, Offset));
833   }
834
835   /// pop - Remove the last path entry.
836   void pop() {
837     path.pop_back();
838   }
839
840   /// setSize - Set the size of a node both in the path and in the tree.
841   /// @param Level 0..height. Note that setting the root size won't change
842   ///              map->rootSize.
843   /// @param Size New node size.
844   void setSize(unsigned Level, unsigned Size) {
845     path[Level].size = Size;
846     if (Level)
847       subtree(Level - 1).setSize(Size);
848   }
849
850   /// setRoot - Clear the path and set a new root node.
851   /// @param Node New root node.
852   /// @param Size New root size.
853   /// @param Offset Offset into root node.
854   void setRoot(void *Node, unsigned Size, unsigned Offset) {
855     path.clear();
856     path.push_back(Entry(Node, Size, Offset));
857   }
858
859   /// replaceRoot - Replace the current root node with two new entries after the
860   /// tree height has increased.
861   /// @param Root The new root node.
862   /// @param Size Number of entries in the new root.
863   /// @param Offsets Offsets into the root and first branch nodes.
864   void replaceRoot(void *Root, unsigned Size, IdxPair Offsets);
865
866   /// getLeftSibling - Get the left sibling node at Level, or a null NodeRef.
867   /// @param Level Get the sibling to node(Level).
868   /// @return Left sibling, or NodeRef().
869   NodeRef getLeftSibling(unsigned Level) const;
870
871   /// moveLeft - Move path to the left sibling at Level. Leave nodes below Level
872   /// unaltered.
873   /// @param Level Move node(Level).
874   void moveLeft(unsigned Level);
875
876   /// fillLeft - Grow path to Height by taking leftmost branches.
877   /// @param Height The target height.
878   void fillLeft(unsigned Height) {
879     while (height() < Height)
880       push(subtree(height()), 0);
881   }
882
883   /// getLeftSibling - Get the left sibling node at Level, or a null NodeRef.
884   /// @param Level Get the sinbling to node(Level).
885   /// @return Left sibling, or NodeRef().
886   NodeRef getRightSibling(unsigned Level) const;
887
888   /// moveRight - Move path to the left sibling at Level. Leave nodes below
889   /// Level unaltered.
890   /// @param Level Move node(Level).
891   void moveRight(unsigned Level);
892
893   /// atBegin - Return true if path is at begin().
894   bool atBegin() const {
895     for (unsigned i = 0, e = path.size(); i != e; ++i)
896       if (path[i].offset != 0)
897         return false;
898     return true;
899   }
900
901   /// atLastEntry - Return true if the path is at the last entry of the node at
902   /// Level.
903   /// @param Level Node to examine.
904   bool atLastEntry(unsigned Level) const {
905     return path[Level].offset == path[Level].size - 1;
906   }
907
908   /// legalizeForInsert - Prepare the path for an insertion at Level. When the
909   /// path is at end(), node(Level) may not be a legal node. legalizeForInsert
910   /// ensures that node(Level) is real by moving back to the last node at Level,
911   /// and setting offset(Level) to size(Level) if required.
912   /// @param Level The level where an insertion is about to take place.
913   void legalizeForInsert(unsigned Level) {
914     if (valid())
915       return;
916     moveLeft(Level);
917     ++path[Level].offset;
918   }
919 };
920
921 } // namespace IntervalMapImpl
922
923
924 //===----------------------------------------------------------------------===//
925 //---                          IntervalMap                                ----//
926 //===----------------------------------------------------------------------===//
927
928 template <typename KeyT, typename ValT,
929           unsigned N = IntervalMapImpl::NodeSizer<KeyT, ValT>::LeafSize,
930           typename Traits = IntervalMapInfo<KeyT> >
931 class IntervalMap {
932   typedef IntervalMapImpl::NodeSizer<KeyT, ValT> Sizer;
933   typedef IntervalMapImpl::LeafNode<KeyT, ValT, Sizer::LeafSize, Traits> Leaf;
934   typedef IntervalMapImpl::BranchNode<KeyT, ValT, Sizer::BranchSize, Traits>
935     Branch;
936   typedef IntervalMapImpl::LeafNode<KeyT, ValT, N, Traits> RootLeaf;
937   typedef IntervalMapImpl::IdxPair IdxPair;
938
939   // The RootLeaf capacity is given as a template parameter. We must compute the
940   // corresponding RootBranch capacity.
941   enum {
942     DesiredRootBranchCap = (sizeof(RootLeaf) - sizeof(KeyT)) /
943       (sizeof(KeyT) + sizeof(IntervalMapImpl::NodeRef)),
944     RootBranchCap = DesiredRootBranchCap ? DesiredRootBranchCap : 1
945   };
946
947   typedef IntervalMapImpl::BranchNode<KeyT, ValT, RootBranchCap, Traits>
948     RootBranch;
949
950   // When branched, we store a global start key as well as the branch node.
951   struct RootBranchData {
952     KeyT start;
953     RootBranch node;
954   };
955
956   enum {
957     RootDataSize = sizeof(RootBranchData) > sizeof(RootLeaf) ?
958                    sizeof(RootBranchData) : sizeof(RootLeaf)
959   };
960
961 public:
962   typedef typename Sizer::Allocator Allocator;
963   typedef KeyT KeyType;
964   typedef ValT ValueType;
965   typedef Traits KeyTraits;
966
967 private:
968   // The root data is either a RootLeaf or a RootBranchData instance.
969   // We can't put them in a union since C++03 doesn't allow non-trivial
970   // constructors in unions.
971   // Instead, we use a char array with pointer alignment. The alignment is
972   // ensured by the allocator member in the class, but still verified in the
973   // constructor. We don't support keys or values that are more aligned than a
974   // pointer.
975   char data[RootDataSize];
976
977   // Tree height.
978   // 0: Leaves in root.
979   // 1: Root points to leaf.
980   // 2: root->branch->leaf ...
981   unsigned height;
982
983   // Number of entries in the root node.
984   unsigned rootSize;
985
986   // Allocator used for creating external nodes.
987   Allocator &allocator;
988
989   /// dataAs - Represent data as a node type without breaking aliasing rules.
990   template <typename T>
991   T &dataAs() const {
992     union {
993       const char *d;
994       T *t;
995     } u;
996     u.d = data;
997     return *u.t;
998   }
999
1000   const RootLeaf &rootLeaf() const {
1001     assert(!branched() && "Cannot acces leaf data in branched root");
1002     return dataAs<RootLeaf>();
1003   }
1004   RootLeaf &rootLeaf() {
1005     assert(!branched() && "Cannot acces leaf data in branched root");
1006     return dataAs<RootLeaf>();
1007   }
1008   RootBranchData &rootBranchData() const {
1009     assert(branched() && "Cannot access branch data in non-branched root");
1010     return dataAs<RootBranchData>();
1011   }
1012   RootBranchData &rootBranchData() {
1013     assert(branched() && "Cannot access branch data in non-branched root");
1014     return dataAs<RootBranchData>();
1015   }
1016   const RootBranch &rootBranch() const { return rootBranchData().node; }
1017   RootBranch &rootBranch()             { return rootBranchData().node; }
1018   KeyT rootBranchStart() const { return rootBranchData().start; }
1019   KeyT &rootBranchStart()      { return rootBranchData().start; }
1020
1021   template <typename NodeT> NodeT *newNode() {
1022     return new(allocator.template Allocate<NodeT>()) NodeT();
1023   }
1024
1025   template <typename NodeT> void deleteNode(NodeT *P) {
1026     P->~NodeT();
1027     allocator.Deallocate(P);
1028   }
1029
1030   IdxPair branchRoot(unsigned Position);
1031   IdxPair splitRoot(unsigned Position);
1032
1033   void switchRootToBranch() {
1034     rootLeaf().~RootLeaf();
1035     height = 1;
1036     new (&rootBranchData()) RootBranchData();
1037   }
1038
1039   void switchRootToLeaf() {
1040     rootBranchData().~RootBranchData();
1041     height = 0;
1042     new(&rootLeaf()) RootLeaf();
1043   }
1044
1045   bool branched() const { return height > 0; }
1046
1047   ValT treeSafeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const;
1048   void visitNodes(void (IntervalMap::*f)(IntervalMapImpl::NodeRef,
1049                   unsigned Level));
1050   void deleteNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Level);
1051
1052 public:
1053   explicit IntervalMap(Allocator &a) : height(0), rootSize(0), allocator(a) {
1054     assert((uintptr_t(data) & (alignOf<RootLeaf>() - 1)) == 0 &&
1055            "Insufficient alignment");
1056     new(&rootLeaf()) RootLeaf();
1057   }
1058
1059   ~IntervalMap() {
1060     clear();
1061     rootLeaf().~RootLeaf();
1062   }
1063
1064   /// empty -  Return true when no intervals are mapped.
1065   bool empty() const {
1066     return rootSize == 0;
1067   }
1068
1069   /// start - Return the smallest mapped key in a non-empty map.
1070   KeyT start() const {
1071     assert(!empty() && "Empty IntervalMap has no start");
1072     return !branched() ? rootLeaf().start(0) : rootBranchStart();
1073   }
1074
1075   /// stop - Return the largest mapped key in a non-empty map.
1076   KeyT stop() const {
1077     assert(!empty() && "Empty IntervalMap has no stop");
1078     return !branched() ? rootLeaf().stop(rootSize - 1) :
1079                          rootBranch().stop(rootSize - 1);
1080   }
1081
1082   /// lookup - Return the mapped value at x or NotFound.
1083   ValT lookup(KeyT x, ValT NotFound = ValT()) const {
1084     if (empty() || Traits::startLess(x, start()) || Traits::stopLess(stop(), x))
1085       return NotFound;
1086     return branched() ? treeSafeLookup(x, NotFound) :
1087                         rootLeaf().safeLookup(x, NotFound);
1088   }
1089
1090   /// insert - Add a mapping of [a;b] to y, coalesce with adjacent intervals.
1091   /// It is assumed that no key in the interval is mapped to another value, but
1092   /// overlapping intervals already mapped to y will be coalesced.
1093   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1094     if (branched() || rootSize == RootLeaf::Capacity)
1095       return find(a).insert(a, b, y);
1096
1097     // Easy insert into root leaf.
1098     unsigned p = rootLeaf().findFrom(0, rootSize, a);
1099     rootSize = rootLeaf().insertFrom(p, rootSize, a, b, y);
1100   }
1101
1102   /// clear - Remove all entries.
1103   void clear();
1104
1105   class const_iterator;
1106   class iterator;
1107   friend class const_iterator;
1108   friend class iterator;
1109
1110   const_iterator begin() const {
1111     const_iterator I(*this);
1112     I.goToBegin();
1113     return I;
1114   }
1115
1116   iterator begin() {
1117     iterator I(*this);
1118     I.goToBegin();
1119     return I;
1120   }
1121
1122   const_iterator end() const {
1123     const_iterator I(*this);
1124     I.goToEnd();
1125     return I;
1126   }
1127
1128   iterator end() {
1129     iterator I(*this);
1130     I.goToEnd();
1131     return I;
1132   }
1133
1134   /// find - Return an iterator pointing to the first interval ending at or
1135   /// after x, or end().
1136   const_iterator find(KeyT x) const {
1137     const_iterator I(*this);
1138     I.find(x);
1139     return I;
1140   }
1141
1142   iterator find(KeyT x) {
1143     iterator I(*this);
1144     I.find(x);
1145     return I;
1146   }
1147 };
1148
1149 /// treeSafeLookup - Return the mapped value at x or NotFound, assuming a
1150 /// branched root.
1151 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1152 ValT IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1153 treeSafeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const {
1154   assert(branched() && "treeLookup assumes a branched root");
1155
1156   IntervalMapImpl::NodeRef NR = rootBranch().safeLookup(x);
1157   for (unsigned h = height-1; h; --h)
1158     NR = NR.get<Branch>().safeLookup(x);
1159   return NR.get<Leaf>().safeLookup(x, NotFound);
1160 }
1161
1162
1163 // branchRoot - Switch from a leaf root to a branched root.
1164 // Return the new (root offset, node offset) corresponding to Position.
1165 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1166 IntervalMapImpl::IdxPair IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1167 branchRoot(unsigned Position) {
1168   using namespace IntervalMapImpl;
1169   // How many external leaf nodes to hold RootLeaf+1?
1170   const unsigned Nodes = RootLeaf::Capacity / Leaf::Capacity + 1;
1171
1172   // Compute element distribution among new nodes.
1173   unsigned size[Nodes];
1174   IdxPair NewOffset(0, Position);
1175
1176   // Is is very common for the root node to be smaller than external nodes.
1177   if (Nodes == 1)
1178     size[0] = rootSize;
1179   else
1180     NewOffset = distribute(Nodes, rootSize, Leaf::Capacity,  NULL, size,
1181                            Position, true);
1182
1183   // Allocate new nodes.
1184   unsigned pos = 0;
1185   NodeRef node[Nodes];
1186   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1187     Leaf *L = newNode<Leaf>();
1188     L->copy(rootLeaf(), pos, 0, size[n]);
1189     node[n] = NodeRef(L, size[n]);
1190     pos += size[n];
1191   }
1192
1193   // Destroy the old leaf node, construct branch node instead.
1194   switchRootToBranch();
1195   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1196     rootBranch().stop(n) = node[n].template get<Leaf>().stop(size[n]-1);
1197     rootBranch().subtree(n) = node[n];
1198   }
1199   rootBranchStart() = node[0].template get<Leaf>().start(0);
1200   rootSize = Nodes;
1201   return NewOffset;
1202 }
1203
1204 // splitRoot - Split the current BranchRoot into multiple Branch nodes.
1205 // Return the new (root offset, node offset) corresponding to Position.
1206 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1207 IntervalMapImpl::IdxPair IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1208 splitRoot(unsigned Position) {
1209   using namespace IntervalMapImpl;
1210   // How many external leaf nodes to hold RootBranch+1?
1211   const unsigned Nodes = RootBranch::Capacity / Branch::Capacity + 1;
1212
1213   // Compute element distribution among new nodes.
1214   unsigned Size[Nodes];
1215   IdxPair NewOffset(0, Position);
1216
1217   // Is is very common for the root node to be smaller than external nodes.
1218   if (Nodes == 1)
1219     Size[0] = rootSize;
1220   else
1221     NewOffset = distribute(Nodes, rootSize, Leaf::Capacity,  NULL, Size,
1222                            Position, true);
1223
1224   // Allocate new nodes.
1225   unsigned Pos = 0;
1226   NodeRef Node[Nodes];
1227   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1228     Branch *B = newNode<Branch>();
1229     B->copy(rootBranch(), Pos, 0, Size[n]);
1230     Node[n] = NodeRef(B, Size[n]);
1231     Pos += Size[n];
1232   }
1233
1234   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1235     rootBranch().stop(n) = Node[n].template get<Branch>().stop(Size[n]-1);
1236     rootBranch().subtree(n) = Node[n];
1237   }
1238   rootSize = Nodes;
1239   ++height;
1240   return NewOffset;
1241 }
1242
1243 /// visitNodes - Visit each external node.
1244 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1245 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1246 visitNodes(void (IntervalMap::*f)(IntervalMapImpl::NodeRef, unsigned Height)) {
1247   if (!branched())
1248     return;
1249   SmallVector<IntervalMapImpl::NodeRef, 4> Refs, NextRefs;
1250
1251   // Collect level 0 nodes from the root.
1252   for (unsigned i = 0; i != rootSize; ++i)
1253     Refs.push_back(rootBranch().subtree(i));
1254
1255   // Visit all branch nodes.
1256   for (unsigned h = height - 1; h; --h) {
1257     for (unsigned i = 0, e = Refs.size(); i != e; ++i) {
1258       for (unsigned j = 0, s = Refs[i].size(); j != s; ++j)
1259         NextRefs.push_back(Refs[i].subtree(j));
1260       (this->*f)(Refs[i], h);
1261     }
1262     Refs.clear();
1263     Refs.swap(NextRefs);
1264   }
1265
1266   // Visit all leaf nodes.
1267   for (unsigned i = 0, e = Refs.size(); i != e; ++i)
1268     (this->*f)(Refs[i], 0);
1269 }
1270
1271 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1272 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1273 deleteNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Level) {
1274   if (Level)
1275     deleteNode(&Node.get<Branch>());
1276   else
1277     deleteNode(&Node.get<Leaf>());
1278 }
1279
1280 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1281 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1282 clear() {
1283   if (branched()) {
1284     visitNodes(&IntervalMap::deleteNode);
1285     switchRootToLeaf();
1286   }
1287   rootSize = 0;
1288 }
1289
1290 //===----------------------------------------------------------------------===//
1291 //---                   IntervalMap::const_iterator                       ----//
1292 //===----------------------------------------------------------------------===//
1293
1294 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1295 class IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::const_iterator :
1296   public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, ValT> {
1297 protected:
1298   friend class IntervalMap;
1299
1300   // The map referred to.
1301   IntervalMap *map;
1302
1303   // We store a full path from the root to the current position.
1304   // The path may be partially filled, but never between iterator calls.
1305   IntervalMapImpl::Path path;
1306
1307   explicit const_iterator(const IntervalMap &map) :
1308     map(const_cast<IntervalMap*>(&map)) {}
1309
1310   bool branched() const {
1311     assert(map && "Invalid iterator");
1312     return map->branched();
1313   }
1314
1315   void setRoot(unsigned Offset) {
1316     if (branched())
1317       path.setRoot(&map->rootBranch(), map->rootSize, Offset);
1318     else
1319       path.setRoot(&map->rootLeaf(), map->rootSize, Offset);
1320   }
1321
1322   void pathFillFind(KeyT x);
1323   void treeFind(KeyT x);
1324   void treeAdvanceTo(KeyT x);
1325
1326   /// unsafeStart - Writable access to start() for iterator.
1327   KeyT &unsafeStart() const {
1328     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1329     return branched() ? path.leaf<Leaf>().start(path.leafOffset()) :
1330                         path.leaf<RootLeaf>().start(path.leafOffset());
1331   }
1332
1333   /// unsafeStop - Writable access to stop() for iterator.
1334   KeyT &unsafeStop() const {
1335     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1336     return branched() ? path.leaf<Leaf>().stop(path.leafOffset()) :
1337                         path.leaf<RootLeaf>().stop(path.leafOffset());
1338   }
1339
1340   /// unsafeValue - Writable access to value() for iterator.
1341   ValT &unsafeValue() const {
1342     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1343     return branched() ? path.leaf<Leaf>().value(path.leafOffset()) :
1344                         path.leaf<RootLeaf>().value(path.leafOffset());
1345   }
1346
1347 public:
1348   /// const_iterator - Create an iterator that isn't pointing anywhere.
1349   const_iterator() : map(0) {}
1350
1351   /// setMap - Change the map iterated over. This call must be followed by a
1352   /// call to goToBegin(), goToEnd(), or find()
1353   void setMap(const IntervalMap &m) { map = const_cast<IntervalMap*>(&m); }
1354
1355   /// valid - Return true if the current position is valid, false for end().
1356   bool valid() const { return path.valid(); }
1357
1358   /// atBegin - Return true if the current position is the first map entry.
1359   bool atBegin() const { return path.atBegin(); }
1360
1361   /// start - Return the beginning of the current interval.
1362   const KeyT &start() const { return unsafeStart(); }
1363
1364   /// stop - Return the end of the current interval.
1365   const KeyT &stop() const { return unsafeStop(); }
1366
1367   /// value - Return the mapped value at the current interval.
1368   const ValT &value() const { return unsafeValue(); }
1369
1370   const ValT &operator*() const { return value(); }
1371
1372   bool operator==(const const_iterator &RHS) const {
1373     assert(map == RHS.map && "Cannot compare iterators from different maps");
1374     if (!valid())
1375       return !RHS.valid();
1376     if (path.leafOffset() != RHS.path.leafOffset())
1377       return false;
1378     return &path.template leaf<Leaf>() == &RHS.path.template leaf<Leaf>();
1379   }
1380
1381   bool operator!=(const const_iterator &RHS) const {
1382     return !operator==(RHS);
1383   }
1384
1385   /// goToBegin - Move to the first interval in map.
1386   void goToBegin() {
1387     setRoot(0);
1388     if (branched())
1389       path.fillLeft(map->height);
1390   }
1391
1392   /// goToEnd - Move beyond the last interval in map.
1393   void goToEnd() {
1394     setRoot(map->rootSize);
1395   }
1396
1397   /// preincrement - move to the next interval.
1398   const_iterator &operator++() {
1399     assert(valid() && "Cannot increment end()");
1400     if (++path.leafOffset() == path.leafSize() && branched())
1401       path.moveRight(map->height);
1402     return *this;
1403   }
1404
1405   /// postincrement - Dont do that!
1406   const_iterator operator++(int) {
1407     const_iterator tmp = *this;
1408     operator++();
1409     return tmp;
1410   }
1411
1412   /// predecrement - move to the previous interval.
1413   const_iterator &operator--() {
1414     if (path.leafOffset() && (valid() || !branched()))
1415       --path.leafOffset();
1416     else
1417       path.moveLeft(map->height);
1418     return *this;
1419   }
1420
1421   /// postdecrement - Dont do that!
1422   const_iterator operator--(int) {
1423     const_iterator tmp = *this;
1424     operator--();
1425     return tmp;
1426   }
1427
1428   /// find - Move to the first interval with stop >= x, or end().
1429   /// This is a full search from the root, the current position is ignored.
1430   void find(KeyT x) {
1431     if (branched())
1432       treeFind(x);
1433     else
1434       setRoot(map->rootLeaf().findFrom(0, map->rootSize, x));
1435   }
1436
1437   /// advanceTo - Move to the first interval with stop >= x, or end().
1438   /// The search is started from the current position, and no earlier positions
1439   /// can be found. This is much faster than find() for small moves.
1440   void advanceTo(KeyT x) {
1441     if (!valid())
1442       return;
1443     if (branched())
1444       treeAdvanceTo(x);
1445     else
1446       path.leafOffset() =
1447         map->rootLeaf().findFrom(path.leafOffset(), map->rootSize, x);
1448   }
1449
1450 };
1451
1452 /// pathFillFind - Complete path by searching for x.
1453 /// @param x Key to search for.
1454 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1455 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1456 const_iterator::pathFillFind(KeyT x) {
1457   IntervalMapImpl::NodeRef NR = path.subtree(path.height());
1458   for (unsigned i = map->height - path.height() - 1; i; --i) {
1459     unsigned p = NR.get<Branch>().safeFind(0, x);
1460     path.push(NR, p);
1461     NR = NR.subtree(p);
1462   }
1463   path.push(NR, NR.get<Leaf>().safeFind(0, x));
1464 }
1465
1466 /// treeFind - Find in a branched tree.
1467 /// @param x Key to search for.
1468 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1469 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1470 const_iterator::treeFind(KeyT x) {
1471   setRoot(map->rootBranch().findFrom(0, map->rootSize, x));
1472   if (valid())
1473     pathFillFind(x);
1474 }
1475
1476 /// treeAdvanceTo - Find position after the current one.
1477 /// @param x Key to search for.
1478 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1479 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1480 const_iterator::treeAdvanceTo(KeyT x) {
1481   // Can we stay on the same leaf node?
1482   if (!Traits::stopLess(path.leaf<Leaf>().stop(path.leafSize() - 1), x)) {
1483     path.leafOffset() = path.leaf<Leaf>().safeFind(path.leafOffset(), x);
1484     return;
1485   }
1486
1487   // Drop the current leaf.
1488   path.pop();
1489
1490   // Search towards the root for a usable subtree.
1491   if (path.height()) {
1492     for (unsigned l = path.height() - 1; l; --l) {
1493       if (!Traits::stopLess(path.node<Branch>(l).stop(path.offset(l)), x)) {
1494         // The branch node at l+1 is usable
1495         path.offset(l + 1) =
1496           path.node<Branch>(l + 1).safeFind(path.offset(l + 1), x);
1497         return pathFillFind(x);
1498       }
1499       path.pop();
1500     }
1501     // Is the level-1 Branch usable?
1502     if (!Traits::stopLess(map->rootBranch().stop(path.offset(0)), x)) {
1503       path.offset(1) = path.node<Branch>(1).safeFind(path.offset(1), x);
1504       return pathFillFind(x);
1505     }
1506   }
1507
1508   // We reached the root.
1509   setRoot(map->rootBranch().findFrom(path.offset(0), map->rootSize, x));
1510   if (valid())
1511     pathFillFind(x);
1512 }
1513
1514 //===----------------------------------------------------------------------===//
1515 //---                       IntervalMap::iterator                         ----//
1516 //===----------------------------------------------------------------------===//
1517
1518 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1519 class IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::iterator : public const_iterator {
1520   friend class IntervalMap;
1521   typedef IntervalMapImpl::IdxPair IdxPair;
1522
1523   explicit iterator(IntervalMap &map) : const_iterator(map) {}
1524
1525   void setNodeStop(unsigned Level, KeyT Stop);
1526   bool insertNode(unsigned Level, IntervalMapImpl::NodeRef Node, KeyT Stop);
1527   template <typename NodeT> bool overflow(unsigned Level);
1528   void treeInsert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
1529   void eraseNode(unsigned Level);
1530   void treeErase(bool UpdateRoot = true);
1531   bool canCoalesceLeft(KeyT Start, ValT x);
1532   bool canCoalesceRight(KeyT Stop, ValT x);
1533
1534 public:
1535   /// iterator - Create null iterator.
1536   iterator() {}
1537
1538   /// setStart - Move the start of the current interval.
1539   /// This may cause coalescing with the previous interval.
1540   /// @param a New start key, must not overlap the previous interval.
1541   void setStart(KeyT a);
1542
1543   /// setStop - Move the end of the current interval.
1544   /// This may cause coalescing with the following interval.
1545   /// @param b New stop key, must not overlap the following interval.
1546   void setStop(KeyT b);
1547
1548   /// setValue - Change the mapped value of the current interval.
1549   /// This may cause coalescing with the previous and following intervals.
1550   /// @param x New value.
1551   void setValue(ValT x);
1552
1553   /// setStartUnchecked - Move the start of the current interval without
1554   /// checking for coalescing or overlaps.
1555   /// This should only be used when it is known that coalescing is not required.
1556   /// @param a New start key.
1557   void setStartUnchecked(KeyT a) { this->unsafeStart() = a; }
1558
1559   /// setStopUnchecked - Move the end of the current interval without checking
1560   /// for coalescing or overlaps.
1561   /// This should only be used when it is known that coalescing is not required.
1562   /// @param b New stop key.
1563   void setStopUnchecked(KeyT b) {
1564     this->unsafeStop() = b;
1565     // Update keys in branch nodes as well.
1566     if (this->path.atLastEntry(this->path.height()))
1567       setNodeStop(this->path.height(), b);
1568   }
1569
1570   /// setValueUnchecked - Change the mapped value of the current interval
1571   /// without checking for coalescing.
1572   /// @param x New value.
1573   void setValueUnchecked(ValT x) { this->unsafeValue() = x; }
1574
1575   /// insert - Insert mapping [a;b] -> y before the current position.
1576   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
1577
1578   /// erase - Erase the current interval.
1579   void erase();
1580
1581   iterator &operator++() {
1582     const_iterator::operator++();
1583     return *this;
1584   }
1585
1586   iterator operator++(int) {
1587     iterator tmp = *this;
1588     operator++();
1589     return tmp;
1590   }
1591
1592   iterator &operator--() {
1593     const_iterator::operator--();
1594     return *this;
1595   }
1596
1597   iterator operator--(int) {
1598     iterator tmp = *this;
1599     operator--();
1600     return tmp;
1601   }
1602
1603 };
1604
1605 /// canCoalesceLeft - Can the current interval coalesce to the left after
1606 /// changing start or value?
1607 /// @param Start New start of current interval.
1608 /// @param Value New value for current interval.
1609 /// @return True when updating the current interval would enable coalescing.
1610 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1611 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1612 iterator::canCoalesceLeft(KeyT Start, ValT Value) {
1613   using namespace IntervalMapImpl;
1614   Path &P = this->path;
1615   if (!this->branched()) {
1616     unsigned i = P.leafOffset();
1617     RootLeaf &Node = P.leaf<RootLeaf>();
1618     return i && Node.value(i-1) == Value &&
1619                 Traits::adjacent(Node.stop(i-1), Start);
1620   }
1621   // Branched.
1622   if (unsigned i = P.leafOffset()) {
1623     Leaf &Node = P.leaf<Leaf>();
1624     return Node.value(i-1) == Value && Traits::adjacent(Node.stop(i-1), Start);
1625   } else if (NodeRef NR = P.getLeftSibling(P.height())) {
1626     unsigned i = NR.size() - 1;
1627     Leaf &Node = NR.get<Leaf>();
1628     return Node.value(i) == Value && Traits::adjacent(Node.stop(i), Start);
1629   }
1630   return false;
1631 }
1632
1633 /// canCoalesceRight - Can the current interval coalesce to the right after
1634 /// changing stop or value?
1635 /// @param Stop New stop of current interval.
1636 /// @param Value New value for current interval.
1637 /// @return True when updating the current interval would enable coalescing.
1638 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1639 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1640 iterator::canCoalesceRight(KeyT Stop, ValT Value) {
1641   using namespace IntervalMapImpl;
1642   Path &P = this->path;
1643   unsigned i = P.leafOffset() + 1;
1644   if (!this->branched()) {
1645     if (i >= P.leafSize())
1646       return false;
1647     RootLeaf &Node = P.leaf<RootLeaf>();
1648     return Node.value(i) == Value && Traits::adjacent(Stop, Node.start(i));
1649   }
1650   // Branched.
1651   if (i < P.leafSize()) {
1652     Leaf &Node = P.leaf<Leaf>();
1653     return Node.value(i) == Value && Traits::adjacent(Stop, Node.start(i));
1654   } else if (NodeRef NR = P.getRightSibling(P.height())) {
1655     Leaf &Node = NR.get<Leaf>();
1656     return Node.value(0) == Value && Traits::adjacent(Stop, Node.start(0));
1657   }
1658   return false;
1659 }
1660
1661 /// setNodeStop - Update the stop key of the current node at level and above.
1662 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1663 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1664 iterator::setNodeStop(unsigned Level, KeyT Stop) {
1665   // There are no references to the root node, so nothing to update.
1666   if (!Level)
1667     return;
1668   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1669   // Update nodes pointing to the current node.
1670   while (--Level) {
1671     P.node<Branch>(Level).stop(P.offset(Level)) = Stop;
1672     if (!P.atLastEntry(Level))
1673       return;
1674   }
1675   // Update root separately since it has a different layout.
1676   P.node<RootBranch>(Level).stop(P.offset(Level)) = Stop;
1677 }
1678
1679 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1680 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1681 iterator::setStart(KeyT a) {
1682   assert(Traits::stopLess(a, this->stop()) && "Cannot move start beyond stop");
1683   KeyT &CurStart = this->unsafeStart();
1684   if (!Traits::startLess(a, CurStart) || !canCoalesceLeft(a, this->value())) {
1685     CurStart = a;
1686     return;
1687   }
1688   // Coalesce with the interval to the left.
1689   --*this;
1690   a = this->start();
1691   erase();
1692   setStartUnchecked(a);
1693 }
1694
1695 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1696 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1697 iterator::setStop(KeyT b) {
1698   assert(Traits::stopLess(this->start(), b) && "Cannot move stop beyond start");
1699   if (Traits::startLess(b, this->stop()) ||
1700       !canCoalesceRight(b, this->value())) {
1701     setStopUnchecked(b);
1702     return;
1703   }
1704   // Coalesce with interval to the right.
1705   KeyT a = this->start();
1706   erase();
1707   setStartUnchecked(a);
1708 }
1709
1710 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1711 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1712 iterator::setValue(ValT x) {
1713   setValueUnchecked(x);
1714   if (canCoalesceRight(this->stop(), x)) {
1715     KeyT a = this->start();
1716     erase();
1717     setStartUnchecked(a);
1718   }
1719   if (canCoalesceLeft(this->start(), x)) {
1720     --*this;
1721     KeyT a = this->start();
1722     erase();
1723     setStartUnchecked(a);
1724   }
1725 }
1726
1727 /// insertNode - insert a node before the current path at level.
1728 /// Leave the current path pointing at the new node.
1729 /// @param Level path index of the node to be inserted.
1730 /// @param Node The node to be inserted.
1731 /// @param Stop The last index in the new node.
1732 /// @return True if the tree height was increased.
1733 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1734 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1735 iterator::insertNode(unsigned Level, IntervalMapImpl::NodeRef Node, KeyT Stop) {
1736   assert(Level && "Cannot insert next to the root");
1737   bool SplitRoot = false;
1738   IntervalMap &IM = *this->map;
1739   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1740
1741   if (Level == 1) {
1742     // Insert into the root branch node.
1743     if (IM.rootSize < RootBranch::Capacity) {
1744       IM.rootBranch().insert(P.offset(0), IM.rootSize, Node, Stop);
1745       P.setSize(0, ++IM.rootSize);
1746       P.reset(Level);
1747       return SplitRoot;
1748     }
1749
1750     // We need to split the root while keeping our position.
1751     SplitRoot = true;
1752     IdxPair Offset = IM.splitRoot(P.offset(0));
1753     P.replaceRoot(&IM.rootBranch(), IM.rootSize, Offset);
1754
1755     // Fall through to insert at the new higher level.
1756     ++Level;
1757   }
1758
1759   // When inserting before end(), make sure we have a valid path.
1760   P.legalizeForInsert(--Level);
1761
1762   // Insert into the branch node at Level-1.
1763   if (P.size(Level) == Branch::Capacity) {
1764     // Branch node is full, handle handle the overflow.
1765     assert(!SplitRoot && "Cannot overflow after splitting the root");
1766     SplitRoot = overflow<Branch>(Level);
1767     Level += SplitRoot;
1768   }
1769   P.node<Branch>(Level).insert(P.offset(Level), P.size(Level), Node, Stop);
1770   P.setSize(Level, P.size(Level) + 1);
1771   if (P.atLastEntry(Level))
1772     setNodeStop(Level, Stop);
1773   P.reset(Level + 1);
1774   return SplitRoot;
1775 }
1776
1777 // insert
1778 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1779 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1780 iterator::insert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1781   if (this->branched())
1782     return treeInsert(a, b, y);
1783   IntervalMap &IM = *this->map;
1784   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1785
1786   // Try simple root leaf insert.
1787   unsigned Size = IM.rootLeaf().insertFrom(P.leafOffset(), IM.rootSize, a, b, y);
1788
1789   // Was the root node insert successful?
1790   if (Size <= RootLeaf::Capacity) {
1791     P.setSize(0, IM.rootSize = Size);
1792     return;
1793   }
1794
1795   // Root leaf node is full, we must branch.
1796   IdxPair Offset = IM.branchRoot(P.leafOffset());
1797   P.replaceRoot(&IM.rootBranch(), IM.rootSize, Offset);
1798
1799   // Now it fits in the new leaf.
1800   treeInsert(a, b, y);
1801 }
1802
1803
1804 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1805 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1806 iterator::treeInsert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1807   using namespace IntervalMapImpl;
1808   Path &P = this->path;
1809
1810   if (!P.valid())
1811     P.legalizeForInsert(this->map->height);
1812
1813   // Check if this insertion will extend the node to the left.
1814   if (P.leafOffset() == 0 && Traits::startLess(a, P.leaf<Leaf>().start(0))) {
1815     // Node is growing to the left, will it affect a left sibling node?
1816     if (NodeRef Sib = P.getLeftSibling(P.height())) {
1817       Leaf &SibLeaf = Sib.get<Leaf>();
1818       unsigned SibOfs = Sib.size() - 1;
1819       if (SibLeaf.value(SibOfs) == y &&
1820           Traits::adjacent(SibLeaf.stop(SibOfs), a)) {
1821         // This insertion will coalesce with the last entry in SibLeaf. We can
1822         // handle it in two ways:
1823         //  1. Extend SibLeaf.stop to b and be done, or
1824         //  2. Extend a to SibLeaf, erase the SibLeaf entry and continue.
1825         // We prefer 1., but need 2 when coalescing to the right as well.
1826         Leaf &CurLeaf = P.leaf<Leaf>();
1827         P.moveLeft(P.height());
1828         if (Traits::stopLess(b, CurLeaf.start(0)) &&
1829             (y != CurLeaf.value(0) || !Traits::adjacent(b, CurLeaf.start(0)))) {
1830           // Easy, just extend SibLeaf and we're done.
1831           setNodeStop(P.height(), SibLeaf.stop(SibOfs) = b);
1832           return;
1833         } else {
1834           // We have both left and right coalescing. Erase the old SibLeaf entry
1835           // and continue inserting the larger interval.
1836           a = SibLeaf.start(SibOfs);
1837           treeErase(/* UpdateRoot= */false);
1838         }
1839       }
1840     } else {
1841       // No left sibling means we are at begin(). Update cached bound.
1842       this->map->rootBranchStart() = a;
1843     }
1844   }
1845
1846   // When we are inserting at the end of a leaf node, we must update stops.
1847   unsigned Size = P.leafSize();
1848   bool Grow = P.leafOffset() == Size;
1849   Size = P.leaf<Leaf>().insertFrom(P.leafOffset(), Size, a, b, y);
1850
1851   // Leaf insertion unsuccessful? Overflow and try again.
1852   if (Size > Leaf::Capacity) {
1853     overflow<Leaf>(P.height());
1854     Grow = P.leafOffset() == P.leafSize();
1855     Size = P.leaf<Leaf>().insertFrom(P.leafOffset(), P.leafSize(), a, b, y);
1856     assert(Size <= Leaf::Capacity && "overflow() didn't make room");
1857   }
1858
1859   // Inserted, update offset and leaf size.
1860   P.setSize(P.height(), Size);
1861
1862   // Insert was the last node entry, update stops.
1863   if (Grow)
1864     setNodeStop(P.height(), b);
1865 }
1866
1867 /// erase - erase the current interval and move to the next position.
1868 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1869 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1870 iterator::erase() {
1871   IntervalMap &IM = *this->map;
1872   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1873   assert(P.valid() && "Cannot erase end()");
1874   if (this->branched())
1875     return treeErase();
1876   IM.rootLeaf().erase(P.leafOffset(), IM.rootSize);
1877   P.setSize(0, --IM.rootSize);
1878 }
1879
1880 /// treeErase - erase() for a branched tree.
1881 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1882 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1883 iterator::treeErase(bool UpdateRoot) {
1884   IntervalMap &IM = *this->map;
1885   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1886   Leaf &Node = P.leaf<Leaf>();
1887
1888   // Nodes are not allowed to become empty.
1889   if (P.leafSize() == 1) {
1890     IM.deleteNode(&Node);
1891     eraseNode(IM.height);
1892     // Update rootBranchStart if we erased begin().
1893     if (UpdateRoot && IM.branched() && P.valid() && P.atBegin())
1894       IM.rootBranchStart() = P.leaf<Leaf>().start(0);
1895     return;
1896   }
1897
1898   // Erase current entry.
1899   Node.erase(P.leafOffset(), P.leafSize());
1900   unsigned NewSize = P.leafSize() - 1;
1901   P.setSize(IM.height, NewSize);
1902   // When we erase the last entry, update stop and move to a legal position.
1903   if (P.leafOffset() == NewSize) {
1904     setNodeStop(IM.height, Node.stop(NewSize - 1));
1905     P.moveRight(IM.height);
1906   } else if (UpdateRoot && P.atBegin())
1907     IM.rootBranchStart() = P.leaf<Leaf>().start(0);
1908 }
1909
1910 /// eraseNode - Erase the current node at Level from its parent and move path to
1911 /// the first entry of the next sibling node.
1912 /// The node must be deallocated by the caller.
1913 /// @param Level 1..height, the root node cannot be erased.
1914 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1915 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1916 iterator::eraseNode(unsigned Level) {
1917   assert(Level && "Cannot erase root node");
1918   IntervalMap &IM = *this->map;
1919   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1920
1921   if (--Level == 0) {
1922     IM.rootBranch().erase(P.offset(0), IM.rootSize);
1923     P.setSize(0, --IM.rootSize);
1924     // If this cleared the root, switch to height=0.
1925     if (IM.empty()) {
1926       IM.switchRootToLeaf();
1927       this->setRoot(0);
1928       return;
1929     }
1930   } else {
1931     // Remove node ref from branch node at Level.
1932     Branch &Parent = P.node<Branch>(Level);
1933     if (P.size(Level) == 1) {
1934       // Branch node became empty, remove it recursively.
1935       IM.deleteNode(&Parent);
1936       eraseNode(Level);
1937     } else {
1938       // Branch node won't become empty.
1939       Parent.erase(P.offset(Level), P.size(Level));
1940       unsigned NewSize = P.size(Level) - 1;
1941       P.setSize(Level, NewSize);
1942       // If we removed the last branch, update stop and move to a legal pos.
1943       if (P.offset(Level) == NewSize) {
1944         setNodeStop(Level, Parent.stop(NewSize - 1));
1945         P.moveRight(Level);
1946       }
1947     }
1948   }
1949   // Update path cache for the new right sibling position.
1950   if (P.valid()) {
1951     P.reset(Level + 1);
1952     P.offset(Level + 1) = 0;
1953   }
1954 }
1955
1956 /// overflow - Distribute entries of the current node evenly among
1957 /// its siblings and ensure that the current node is not full.
1958 /// This may require allocating a new node.
1959 /// @param NodeT The type of node at Level (Leaf or Branch).
1960 /// @param Level path index of the overflowing node.
1961 /// @return True when the tree height was changed.
1962 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1963 template <typename NodeT>
1964 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1965 iterator::overflow(unsigned Level) {
1966   using namespace IntervalMapImpl;
1967   Path &P = this->path;
1968   unsigned CurSize[4];
1969   NodeT *Node[4];
1970   unsigned Nodes = 0;
1971   unsigned Elements = 0;
1972   unsigned Offset = P.offset(Level);
1973
1974   // Do we have a left sibling?
1975   NodeRef LeftSib = P.getLeftSibling(Level);
1976   if (LeftSib) {
1977     Offset += Elements = CurSize[Nodes] = LeftSib.size();
1978     Node[Nodes++] = &LeftSib.get<NodeT>();
1979   }
1980
1981   // Current node.
1982   Elements += CurSize[Nodes] = P.size(Level);
1983   Node[Nodes++] = &P.node<NodeT>(Level);
1984
1985   // Do we have a right sibling?
1986   NodeRef RightSib = P.getRightSibling(Level);
1987   if (RightSib) {
1988     Elements += CurSize[Nodes] = RightSib.size();
1989     Node[Nodes++] = &RightSib.get<NodeT>();
1990   }
1991
1992   // Do we need to allocate a new node?
1993   unsigned NewNode = 0;
1994   if (Elements + 1 > Nodes * NodeT::Capacity) {
1995     // Insert NewNode at the penultimate position, or after a single node.
1996     NewNode = Nodes == 1 ? 1 : Nodes - 1;
1997     CurSize[Nodes] = CurSize[NewNode];
1998     Node[Nodes] = Node[NewNode];
1999     CurSize[NewNode] = 0;
2000     Node[NewNode] = this->map->template newNode<NodeT>();
2001     ++Nodes;
2002   }
2003
2004   // Compute the new element distribution.
2005   unsigned NewSize[4];
2006   IdxPair NewOffset = distribute(Nodes, Elements, NodeT::Capacity,
2007                                  CurSize, NewSize, Offset, true);
2008   adjustSiblingSizes(Node, Nodes, CurSize, NewSize);
2009
2010   // Move current location to the leftmost node.
2011   if (LeftSib)
2012     P.moveLeft(Level);
2013
2014   // Elements have been rearranged, now update node sizes and stops.
2015   bool SplitRoot = false;
2016   unsigned Pos = 0;
2017   for (;;) {
2018     KeyT Stop = Node[Pos]->stop(NewSize[Pos]-1);
2019     if (NewNode && Pos == NewNode) {
2020       SplitRoot = insertNode(Level, NodeRef(Node[Pos], NewSize[Pos]), Stop);
2021       Level += SplitRoot;
2022     } else {
2023       P.setSize(Level, NewSize[Pos]);
2024       setNodeStop(Level, Stop);
2025     }
2026     if (Pos + 1 == Nodes)
2027       break;
2028     P.moveRight(Level);
2029     ++Pos;
2030   }
2031
2032   // Where was I? Find NewOffset.
2033   while(Pos != NewOffset.first) {
2034     P.moveLeft(Level);
2035     --Pos;
2036   }
2037   P.offset(Level) = NewOffset.second;
2038   return SplitRoot;
2039 }
2040
2041 //===----------------------------------------------------------------------===//
2042 //---                       IntervalMapOverlaps                           ----//
2043 //===----------------------------------------------------------------------===//
2044
2045 /// IntervalMapOverlaps - Iterate over the overlaps of mapped intervals in two
2046 /// IntervalMaps. The maps may be different, but the KeyT and Traits types
2047 /// should be the same.
2048 ///
2049 /// Typical uses:
2050 ///
2051 /// 1. Test for overlap:
2052 ///    bool overlap = IntervalMapOverlaps(a, b).valid();
2053 ///
2054 /// 2. Enumerate overlaps:
2055 ///    for (IntervalMapOverlaps I(a, b); I.valid() ; ++I) { ... }
2056 ///
2057 template <typename MapA, typename MapB>
2058 class IntervalMapOverlaps {
2059   typedef typename MapA::KeyType KeyType;
2060   typedef typename MapA::KeyTraits Traits;
2061   typename MapA::const_iterator posA;
2062   typename MapB::const_iterator posB;
2063
2064   /// advance - Move posA and posB forward until reaching an overlap, or until
2065   /// either meets end.
2066   /// Don't move the iterators if they are already overlapping.
2067   void advance() {
2068     if (!valid())
2069       return;
2070
2071     if (Traits::stopLess(posA.stop(), posB.start())) {
2072       // A ends before B begins. Catch up.
2073       posA.advanceTo(posB.start());
2074       if (!posA.valid() || !Traits::stopLess(posB.stop(), posA.start()))
2075         return;
2076     } else if (Traits::stopLess(posB.stop(), posA.start())) {
2077       // B ends before A begins. Catch up.
2078       posB.advanceTo(posA.start());
2079       if (!posB.valid() || !Traits::stopLess(posA.stop(), posB.start()))
2080         return;
2081     } else
2082       // Already overlapping.
2083       return;
2084
2085     for (;;) {
2086       // Make a.end > b.start.
2087       posA.advanceTo(posB.start());
2088       if (!posA.valid() || !Traits::stopLess(posB.stop(), posA.start()))
2089         return;
2090       // Make b.end > a.start.
2091       posB.advanceTo(posA.start());
2092       if (!posB.valid() || !Traits::stopLess(posA.stop(), posB.start()))
2093         return;
2094     }
2095   }
2096
2097 public:
2098   /// IntervalMapOverlaps - Create an iterator for the overlaps of a and b.
2099   IntervalMapOverlaps(const MapA &a, const MapB &b)
2100     : posA(b.empty() ? a.end() : a.find(b.start())),
2101       posB(posA.valid() ? b.find(posA.start()) : b.end()) { advance(); }
2102
2103   /// valid - Return true if iterator is at an overlap.
2104   bool valid() const {
2105     return posA.valid() && posB.valid();
2106   }
2107
2108   /// a - access the left hand side in the overlap.
2109   const typename MapA::const_iterator &a() const { return posA; }
2110
2111   /// b - access the right hand side in the overlap.
2112   const typename MapB::const_iterator &b() const { return posB; }
2113
2114   /// start - Beginning of the overlapping interval.
2115   KeyType start() const {
2116     KeyType ak = a().start();
2117     KeyType bk = b().start();
2118     return Traits::startLess(ak, bk) ? bk : ak;
2119   }
2120
2121   /// stop - End of the overlapping interval.
2122   KeyType stop() const {
2123     KeyType ak = a().stop();
2124     KeyType bk = b().stop();
2125     return Traits::startLess(ak, bk) ? ak : bk;
2126   }
2127
2128   /// skipA - Move to the next overlap that doesn't involve a().
2129   void skipA() {
2130     ++posA;
2131     advance();
2132   }
2133
2134   /// skipB - Move to the next overlap that doesn't involve b().
2135   void skipB() {
2136     ++posB;
2137     advance();
2138   }
2139
2140   /// Preincrement - Move to the next overlap.
2141   IntervalMapOverlaps &operator++() {
2142     // Bump the iterator that ends first. The other one may have more overlaps.
2143     if (Traits::startLess(posB.stop(), posA.stop()))
2144       skipB();
2145     else
2146       skipA();
2147     return *this;
2148   }
2149
2150   /// advanceTo - Move to the first overlapping interval with
2151   /// stopLess(x, stop()).
2152   void advanceTo(KeyType x) {
2153     if (!valid())
2154       return;
2155     // Make sure advanceTo sees monotonic keys.
2156     if (Traits::stopLess(posA.stop(), x))
2157       posA.advanceTo(x);
2158     if (Traits::stopLess(posB.stop(), x))
2159       posB.advanceTo(x);
2160     advance();
2161   }
2162 };
2163
2164 } // namespace llvm
2165
2166 #endif