include/llvm/ADT/SmallPtrSet.h

   1 //===- llvm/ADT/SmallPtrSet.h - 'Normally small' pointer set ----*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by Chris Lattner and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the SmallPtrSet class.  See the doxygen comment for
  11 // SmallPtrSetImpl for more details on the algorithm used.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_ADT_SMALLPTRSET_H
  16 #define LLVM_ADT_SMALLPTRSET_H
  17
  18 #include <cassert>
  19 #include <cstring>
  20 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  21
  22 namespace llvm {
  23
  24 /// SmallPtrSetImpl - This is the common code shared among all the
  25 /// SmallPtrSet<>'s, which is almost everything.  SmallPtrSet has two modes, one
  26 /// for small and one for large sets.
  27 ///
  28 /// Small sets use an array of pointers allocated in the SmallPtrSet object,
  29 /// which is treated as a simple array of pointers.  When a pointer is added to
  30 /// the set, the array is scanned to see if the element already exists, if not
  31 /// the element is 'pushed back' onto the array.  If we run out of space in the
  32 /// array, we grow into the 'large set' case.  SmallSet should be used when the
  33 /// sets are often small.  In this case, no memory allocation is used, and only
  34 /// light-weight and cache-efficient scanning is used.
  35 ///
  36 /// Large sets use a classic exponentially-probed hash table.  Empty buckets are
  37 /// represented with an illegal pointer value (-1) to allow null pointers to be
  38 /// inserted.  Tombstones are represented with another illegal pointer value
  39 /// (-2), to allow deletion.  The hash table is resized when the table is 3/4 or
  40 /// more.  When this happens, the table is doubled in size.
  41 ///
  42 class SmallPtrSetImpl {
  43 protected:
  44   /// CurArray - This is the current set of buckets.  If it points to
  45   /// SmallArray, then the set is in 'small mode'.
  46   void **CurArray;
  47   /// CurArraySize - The allocated size of CurArray, always a power of two.
  48   /// Note that CurArray points to an array that has CurArraySize+1 elements in
  49   /// it, so that the end iterator actually points to valid memory.
  50   unsigned CurArraySize;
  51
  52   // If small, this is # elts allocated consequtively
  53   unsigned NumElements;
  54   unsigned NumTombstones;
  55   void *SmallArray[1];  // Must be last ivar.
  56
  57   // Helper to copy construct a SmallPtrSet.
  58   SmallPtrSetImpl(const SmallPtrSetImpl& that);
  59 public:
  60   SmallPtrSetImpl(unsigned SmallSize) {
  61     assert(SmallSize && (SmallSize & (SmallSize-1)) == 0 &&
  62            "Initial size must be a power of two!");
  63     CurArray = &SmallArray[0];
  64     CurArraySize = SmallSize;
  65     // The end pointer, always valid, is set to a valid element to help the
  66     // iterator.
  67     CurArray[SmallSize] = 0;
  68     clear();
  69   }
  70   ~SmallPtrSetImpl() {
  71     if (!isSmall())
  72       delete[] CurArray;
  73   }
  74
  75   bool empty() const { return size() == 0; }
  76   unsigned size() const { return NumElements; }
  77
  78   static void *getTombstoneMarker() { return reinterpret_cast<void*>(-2); }
  79   static void *getEmptyMarker() {
  80     // Note that -1 is chosen to make clear() efficiently implementable with
  81     // memset and because it's not a valid pointer value.
  82     return reinterpret_cast<void*>(-1);
  83   }
  84
  85   void clear() {
  86     // Fill the array with empty markers.
  87     memset(CurArray, -1, CurArraySize*sizeof(void*));
  88     NumElements = 0;
  89     NumTombstones = 0;
  90   }
  91
  92   /// insert - This returns true if the pointer was new to the set, false if it
  93   /// was already in the set.
  94   bool insert(void *Ptr);
  95
  96   template <typename IterT>
  97   void insert(IterT I, IterT E) {
  98     for (; I != E; ++I)
  99       insert((void*)*I);
 100   }
 101
 102   /// erase - If the set contains the specified pointer, remove it and return
 103   /// true, otherwise return false.
 104   bool erase(void *Ptr);
 105
 106   bool count(void *Ptr) const {
 107     if (isSmall()) {
 108       // Linear search for the item.
 109       for (void *const *APtr = SmallArray, *const *E = SmallArray+NumElements;
 110            APtr != E; ++APtr)
 111         if (*APtr == Ptr)
 112           return true;
 113       return false;
 114     }
 115
 116     // Big set case.
 117     return *FindBucketFor(Ptr) == Ptr;
 118   }
 119
 120 private:
 121   bool isSmall() const { return CurArray == &SmallArray[0]; }
 122
 123   unsigned Hash(void *Ptr) const {
 124     return ((uintptr_t)Ptr >> 4) & (CurArraySize-1);
 125   }
 126   void * const *FindBucketFor(void *Ptr) const;
 127
 128   /// Grow - Allocate a larger backing store for the buckets and move it over.
 129   void Grow();
 130 };
 131
 132 /// SmallPtrSetIteratorImpl - This is the common base class shared between all
 133 /// instances of SmallPtrSetIterator.
 134 class SmallPtrSetIteratorImpl {
 135 protected:
 136   void *const *Bucket;
 137 public:
 138   SmallPtrSetIteratorImpl(void *const *BP) : Bucket(BP) {
 139     AdvanceIfNotValid();
 140   }
 141
 142   bool operator==(const SmallPtrSetIteratorImpl &RHS) const {
 143     return Bucket == RHS.Bucket;
 144   }
 145   bool operator!=(const SmallPtrSetIteratorImpl &RHS) const {
 146     return Bucket != RHS.Bucket;
 147   }
 148
 149 protected:
 150   /// AdvanceIfNotValid - If the current bucket isn't valid, advance to a bucket
 151   /// that is.   This is guaranteed to stop because the end() bucket is marked
 152   /// valid.
 153   void AdvanceIfNotValid() {
 154     while (*Bucket == SmallPtrSetImpl::getEmptyMarker() ||
 155            *Bucket == SmallPtrSetImpl::getTombstoneMarker())
 156       ++Bucket;
 157   }
 158 };
 159
 160 /// SmallPtrSetIterator - This implements a const_iterator for SmallPtrSet.
 161 template<typename PtrTy>
 162 class SmallPtrSetIterator : public SmallPtrSetIteratorImpl {
 163 public:
 164   SmallPtrSetIterator(void *const *BP) : SmallPtrSetIteratorImpl(BP) {}
 165
 166   // Most methods provided by baseclass.
 167
 168   PtrTy operator*() const {
 169     return static_cast<PtrTy>(*Bucket);
 170   }
 171
 172   inline SmallPtrSetIterator& operator++() {          // Preincrement
 173     ++Bucket;
 174     AdvanceIfNotValid();
 175     return *this;
 176   }
 177
 178   SmallPtrSetIterator operator++(int) {        // Postincrement
 179     SmallPtrSetIterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
 180   }
 181 };
 182
 183 /// NextPowerOfTwo - This is a helper template that rounds N up to the next
 184 /// power of two.
 185 template<unsigned N>
 186 struct NextPowerOfTwo;
 187
 188 /// NextPowerOfTwoH - If N is not a power of two, increase it.  This is a helper
 189 /// template used to implement NextPowerOfTwo.
 190 template<unsigned N, bool isPowerTwo>
 191 struct NextPowerOfTwoH {
 192   enum { Val = N };
 193 };
 194 template<unsigned N>
 195 struct NextPowerOfTwoH<N, false> {
 196   enum {
 197     // We could just use NextVal = N+1, but this converges faster.  N|(N-1) sets
 198     // the right-most zero bits to one all at once, e.g. 0b0011000 -> 0b0011111.
 199     Val = NextPowerOfTwo<(N|(N-1)) + 1>::Val
 200   };
 201 };
 202
 203 template<unsigned N>
 204 struct NextPowerOfTwo {
 205   enum { Val = NextPowerOfTwoH<N, (N&(N-1)) == 0>::Val };
 206 };
 207
 208
 209 /// SmallPtrSet - This class implements a set which is optimizer for holding
 210 /// SmallSize or less elements.  This internally rounds up SmallSize to the next
 211 /// power of two if it is not already a power of two.  See the comments above
 212 /// SmallPtrSetImpl for details of the algorithm.
 213 template<class PtrType, unsigned SmallSize>
 214 class SmallPtrSet : public SmallPtrSetImpl {
 215   // Make sure that SmallSize is a power of two, round up if not.
 216   enum { SmallSizePowTwo = NextPowerOfTwo<SmallSize>::Val };
 217   void *SmallArray[SmallSizePowTwo];
 218 public:
 219   SmallPtrSet() : SmallPtrSetImpl(NextPowerOfTwo<SmallSizePowTwo>::Val) {}
 220   SmallPtrSet(const SmallPtrSet &that) : SmallPtrSetImpl(that) {}
 221
 222   template<typename It>
 223   SmallPtrSet(It I, It E)
 224     : SmallPtrSetImpl(NextPowerOfTwo<SmallSizePowTwo>::Val) {
 225     insert(I, E);
 226   }
 227
 228   typedef SmallPtrSetIterator<PtrType> iterator;
 229   typedef SmallPtrSetIterator<PtrType> const_iterator;
 230   inline iterator begin() const {
 231     return iterator(CurArray);
 232   }
 233   inline iterator end() const {
 234     return iterator(CurArray+CurArraySize);
 235   }
 236 };
 237
 238 }
 239
 240 #endif