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