include/llvm/ADT/StringMap.h

   1 //===--- StringMap.h - String Hash table map interface ----------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the StringMap class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_ADT_STRINGMAP_H
  15 #define LLVM_ADT_STRINGMAP_H
  16
  17 #include "llvm/Support/Allocator.h"
  18 #include <cstring>
  19 #include <string>
  20
  21 namespace llvm {
  22   template<typename ValueT>
  23   class StringMapConstIterator;
  24   template<typename ValueT>
  25   class StringMapIterator;
  26   template<typename ValueTy>
  27   class StringMapEntry;
  28
  29 /// StringMapEntryInitializer - This datatype can be partially specialized for
  30 /// various datatypes in a stringmap to allow them to be initialized when an
  31 /// entry is default constructed for the map.
  32 template<typename ValueTy>
  33 class StringMapEntryInitializer {
  34 public:
  35   template <typename InitTy>
  36   static void Initialize(StringMapEntry<ValueTy> &T, InitTy InitVal) {
  37     T.second = InitVal;
  38   }
  39 };
  40
  41
  42 /// StringMapEntryBase - Shared base class of StringMapEntry instances.
  43 class StringMapEntryBase {
  44   unsigned StrLen;
  45 public:
  46   explicit StringMapEntryBase(unsigned Len) : StrLen(Len) {}
  47
  48   unsigned getKeyLength() const { return StrLen; }
  49 };
  50
  51 /// StringMapImpl - This is the base class of StringMap that is shared among
  52 /// all of its instantiations.
  53 class StringMapImpl {
  54 public:
  55   /// ItemBucket - The hash table consists of an array of these.  If Item is
  56   /// non-null, this is an extant entry, otherwise, it is a hole.
  57   struct ItemBucket {
  58     /// FullHashValue - This remembers the full hash value of the key for
  59     /// easy scanning.
  60     unsigned FullHashValue;
  61
  62     /// Item - This is a pointer to the actual item object.
  63     StringMapEntryBase *Item;
  64   };
  65
  66 protected:
  67   ItemBucket *TheTable;
  68   unsigned NumBuckets;
  69   unsigned NumItems;
  70   unsigned NumTombstones;
  71   unsigned ItemSize;
  72 protected:
  73   explicit StringMapImpl(unsigned itemSize) : ItemSize(itemSize) {
  74     // Initialize the map with zero buckets to allocation.
  75     TheTable = 0;
  76     NumBuckets = 0;
  77     NumItems = 0;
  78     NumTombstones = 0;
  79   }
  80   StringMapImpl(unsigned InitSize, unsigned ItemSize);
  81   void RehashTable();
  82
  83   /// ShouldRehash - Return true if the table should be rehashed after a new
  84   /// element was recently inserted.
  85   bool ShouldRehash() const {
  86     // If the hash table is now more than 3/4 full, or if fewer than 1/8 of
  87     // the buckets are empty (meaning that many are filled with tombstones),
  88     // grow the table.
  89     return NumItems*4 > NumBuckets*3 ||
  90            NumBuckets-(NumItems+NumTombstones) < NumBuckets/8;
  91   }
  92
  93   /// LookupBucketFor - Look up the bucket that the specified string should end
  94   /// up in.  If it already exists as a key in the map, the Item pointer for the
  95   /// specified bucket will be non-null.  Otherwise, it will be null.  In either
  96   /// case, the FullHashValue field of the bucket will be set to the hash value
  97   /// of the string.
  98   unsigned LookupBucketFor(const char *KeyStart, const char *KeyEnd);
  99
 100   /// FindKey - Look up the bucket that contains the specified key. If it exists
 101   /// in the map, return the bucket number of the key.  Otherwise return -1.
 102   /// This does not modify the map.
 103   int FindKey(const char *KeyStart, const char *KeyEnd) const;
 104
 105   /// RemoveKey - Remove the specified StringMapEntry from the table, but do not
 106   /// delete it.  This aborts if the value isn't in the table.
 107   void RemoveKey(StringMapEntryBase *V);
 108
 109   /// RemoveKey - Remove the StringMapEntry for the specified key from the
 110   /// table, returning it.  If the key is not in the table, this returns null.
 111   StringMapEntryBase *RemoveKey(const char *KeyStart, const char *KeyEnd);
 112 private:
 113   void init(unsigned Size);
 114 public:
 115   static StringMapEntryBase *getTombstoneVal() {
 116     return (StringMapEntryBase*)-1;
 117   }
 118
 119   unsigned getNumBuckets() const { return NumBuckets; }
 120   unsigned getNumItems() const { return NumItems; }
 121
 122   bool empty() const { return NumItems == 0; }
 123   unsigned size() const { return NumItems; }
 124 };
 125
 126 /// StringMapEntry - This is used to represent one value that is inserted into
 127 /// a StringMap.  It contains the Value itself and the key: the string length
 128 /// and data.
 129 template<typename ValueTy>
 130 class StringMapEntry : public StringMapEntryBase {
 131 public:
 132   ValueTy second;
 133
 134   explicit StringMapEntry(unsigned strLen)
 135     : StringMapEntryBase(strLen), second() {}
 136   StringMapEntry(unsigned strLen, const ValueTy &V)
 137     : StringMapEntryBase(strLen), second(V) {}
 138
 139   const ValueTy &getValue() const { return second; }
 140   ValueTy &getValue() { return second; }
 141
 142   void setValue(const ValueTy &V) { second = V; }
 143
 144   /// getKeyData - Return the start of the string data that is the key for this
 145   /// value.  The string data is always stored immediately after the
 146   /// StringMapEntry object.
 147   const char *getKeyData() const {return reinterpret_cast<const char*>(this+1);}
 148
 149   const char *first() const { return getKeyData(); }
 150
 151   /// Create - Create a StringMapEntry for the specified key and default
 152   /// construct the value.
 153   template<typename AllocatorTy, typename InitType>
 154   static StringMapEntry *Create(const char *KeyStart, const char *KeyEnd,
 155                                 AllocatorTy &Allocator,
 156                                 InitType InitVal) {
 157     unsigned KeyLength = static_cast<unsigned>(KeyEnd-KeyStart);
 158
 159     // Okay, the item doesn't already exist, and 'Bucket' is the bucket to fill
 160     // in.  Allocate a new item with space for the string at the end and a null
 161     // terminator.
 162
 163     unsigned AllocSize = static_cast<unsigned>(sizeof(StringMapEntry))+
 164       KeyLength+1;
 165     unsigned Alignment = alignof<StringMapEntry>();
 166
 167     StringMapEntry *NewItem =
 168       static_cast<StringMapEntry*>(Allocator.Allocate(AllocSize,Alignment));
 169
 170     // Default construct the value.
 171     new (NewItem) StringMapEntry(KeyLength);
 172
 173     // Copy the string information.
 174     char *StrBuffer = const_cast<char*>(NewItem->getKeyData());
 175     memcpy(StrBuffer, KeyStart, KeyLength);
 176     StrBuffer[KeyLength] = 0;  // Null terminate for convenience of clients.
 177
 178     // Initialize the value if the client wants to.
 179     StringMapEntryInitializer<ValueTy>::Initialize(*NewItem, InitVal);
 180     return NewItem;
 181   }
 182
 183   template<typename AllocatorTy>
 184   static StringMapEntry *Create(const char *KeyStart, const char *KeyEnd,
 185                                 AllocatorTy &Allocator) {
 186     return Create(KeyStart, KeyEnd, Allocator, 0);
 187   }
 188
 189
 190   /// Create - Create a StringMapEntry with normal malloc/free.
 191   template<typename InitType>
 192   static StringMapEntry *Create(const char *KeyStart, const char *KeyEnd,
 193                                 InitType InitVal) {
 194     MallocAllocator A;
 195     return Create(KeyStart, KeyEnd, A, InitVal);
 196   }
 197
 198   static StringMapEntry *Create(const char *KeyStart, const char *KeyEnd) {
 199     return Create(KeyStart, KeyEnd, ValueTy());
 200   }
 201
 202   /// GetStringMapEntryFromValue - Given a value that is known to be embedded
 203   /// into a StringMapEntry, return the StringMapEntry itself.
 204   static StringMapEntry &GetStringMapEntryFromValue(ValueTy &V) {
 205     StringMapEntry *EPtr = 0;
 206     char *Ptr = reinterpret_cast<char*>(&V) -
 207                   (reinterpret_cast<char*>(&EPtr->second) -
 208                    reinterpret_cast<char*>(EPtr));
 209     return *reinterpret_cast<StringMapEntry*>(Ptr);
 210   }
 211   static const StringMapEntry &GetStringMapEntryFromValue(const ValueTy &V) {
 212     return GetStringMapEntryFromValue(const_cast<ValueTy&>(V));
 213   }
 214
 215   /// Destroy - Destroy this StringMapEntry, releasing memory back to the
 216   /// specified allocator.
 217   template<typename AllocatorTy>
 218   void Destroy(AllocatorTy &Allocator) {
 219     // Free memory referenced by the item.
 220     this->~StringMapEntry();
 221     Allocator.Deallocate(this);
 222   }
 223
 224   /// Destroy this object, releasing memory back to the malloc allocator.
 225   void Destroy() {
 226     MallocAllocator A;
 227     Destroy(A);
 228   }
 229 };
 230
 231
 232 /// StringMap - This is an unconventional map that is specialized for handling
 233 /// keys that are "strings", which are basically ranges of bytes. This does some
 234 /// funky memory allocation and hashing things to make it extremely efficient,
 235 /// storing the string data *after* the value in the map.
 236 template<typename ValueTy, typename AllocatorTy = MallocAllocator>
 237 class StringMap : public StringMapImpl {
 238   AllocatorTy Allocator;
 239   typedef StringMapEntry<ValueTy> MapEntryTy;
 240 public:
 241   StringMap() : StringMapImpl(static_cast<unsigned>(sizeof(MapEntryTy))) {}
 242   explicit StringMap(unsigned InitialSize)
 243     : StringMapImpl(InitialSize, static_cast<unsigned>(sizeof(MapEntryTy))) {}
 244   explicit StringMap(const StringMap &RHS)
 245     : StringMapImpl(static_cast<unsigned>(sizeof(MapEntryTy))) {
 246     assert(RHS.empty() &&
 247            "Copy ctor from non-empty stringmap not implemented yet!");
 248   }
 249   void operator=(const StringMap &RHS) {
 250     assert(RHS.empty() &&
 251            "assignment from non-empty stringmap not implemented yet!");
 252     clear();
 253   }
 254
 255
 256   AllocatorTy &getAllocator() { return Allocator; }
 257   const AllocatorTy &getAllocator() const { return Allocator; }
 258
 259   typedef const char* key_type;
 260   typedef ValueTy mapped_type;
 261   typedef StringMapEntry<ValueTy> value_type;
 262   typedef size_t size_type;
 263
 264   typedef StringMapConstIterator<ValueTy> const_iterator;
 265   typedef StringMapIterator<ValueTy> iterator;
 266
 267   iterator begin() {
 268     return iterator(TheTable, NumBuckets == 0);
 269   }
 270   iterator end() {
 271     return iterator(TheTable+NumBuckets, true);
 272   }
 273   const_iterator begin() const {
 274     return const_iterator(TheTable, NumBuckets == 0);
 275   }
 276   const_iterator end() const {
 277     return const_iterator(TheTable+NumBuckets, true);
 278   }
 279
 280   iterator find(const char *KeyStart, const char *KeyEnd) {
 281     int Bucket = FindKey(KeyStart, KeyEnd);
 282     if (Bucket == -1) return end();
 283     return iterator(TheTable+Bucket);
 284   }
 285   iterator find(const char *Key) {
 286     return find(Key, Key + strlen(Key));
 287   }
 288   iterator find(const std::string &Key) {
 289     return find(Key.data(), Key.data() + Key.size());
 290   }
 291
 292   const_iterator find(const char *KeyStart, const char *KeyEnd) const {
 293     int Bucket = FindKey(KeyStart, KeyEnd);
 294     if (Bucket == -1) return end();
 295     return const_iterator(TheTable+Bucket);
 296   }
 297   const_iterator find(const char *Key) const {
 298     return find(Key, Key + strlen(Key));
 299   }
 300   const_iterator find(const std::string &Key) const {
 301     return find(Key.data(), Key.data() + Key.size());
 302   }
 303
 304    /// lookup - Return the entry for the specified key, or a default
 305   /// constructed value if no such entry exists.
 306   ValueTy lookup(const char *KeyStart, const char *KeyEnd) const {
 307     const_iterator it = find(KeyStart, KeyEnd);
 308     if (it != end())
 309       return it->second;
 310     return ValueTy();
 311   }
 312   ValueTy lookup(const char *Key) const {
 313     const_iterator it = find(Key);
 314     if (it != end())
 315       return it->second;
 316     return ValueTy();
 317   }
 318   ValueTy lookup(const std::string &Key) const {
 319     const_iterator it = find(Key);
 320     if (it != end())
 321       return it->second;
 322     return ValueTy();
 323   }
 324
 325   ValueTy& operator[](const char *Key) {
 326     return GetOrCreateValue(Key, Key + strlen(Key)).getValue();
 327   }
 328   ValueTy& operator[](const std::string &Key) {
 329     return GetOrCreateValue(Key.data(), Key.data() + Key.size()).getValue();
 330   }
 331
 332   size_type count(const char *KeyStart, const char *KeyEnd) const {
 333     return find(KeyStart, KeyEnd) == end() ? 0 : 1;
 334   }
 335   size_type count(const char *Key) const {
 336     return count(Key, Key + strlen(Key));
 337   }
 338   size_type count(const std::string &Key) const {
 339     return count(Key.data(), Key.data() + Key.size());
 340   }
 341
 342   /// insert - Insert the specified key/value pair into the map.  If the key
 343   /// already exists in the map, return false and ignore the request, otherwise
 344   /// insert it and return true.
 345   bool insert(MapEntryTy *KeyValue) {
 346     unsigned BucketNo =
 347       LookupBucketFor(KeyValue->getKeyData(),
 348                       KeyValue->getKeyData()+KeyValue->getKeyLength());
 349     ItemBucket &Bucket = TheTable[BucketNo];
 350     if (Bucket.Item && Bucket.Item != getTombstoneVal())
 351       return false;  // Already exists in map.
 352
 353     if (Bucket.Item == getTombstoneVal())
 354       --NumTombstones;
 355     Bucket.Item = KeyValue;
 356     ++NumItems;
 357
 358     if (ShouldRehash())
 359       RehashTable();
 360     return true;
 361   }
 362
 363   // clear - Empties out the StringMap
 364   void clear() {
 365     if (empty()) return;
 366
 367     // Zap all values, resetting the keys back to non-present (not tombstone),
 368     // which is safe because we're removing all elements.
 369     for (ItemBucket *I = TheTable, *E = TheTable+NumBuckets; I != E; ++I) {
 370       if (I->Item && I->Item != getTombstoneVal()) {
 371         static_cast<MapEntryTy*>(I->Item)->Destroy(Allocator);
 372         I->Item = 0;
 373       }
 374     }
 375
 376     NumItems = 0;
 377   }
 378
 379   /// GetOrCreateValue - Look up the specified key in the table.  If a value
 380   /// exists, return it.  Otherwise, default construct a value, insert it, and
 381   /// return.
 382   template <typename InitTy>
 383   StringMapEntry<ValueTy> &GetOrCreateValue(const char *KeyStart,
 384                                             const char *KeyEnd,
 385                                             InitTy Val) {
 386     unsigned BucketNo = LookupBucketFor(KeyStart, KeyEnd);
 387     ItemBucket &Bucket = TheTable[BucketNo];
 388     if (Bucket.Item && Bucket.Item != getTombstoneVal())
 389       return *static_cast<MapEntryTy*>(Bucket.Item);
 390
 391     MapEntryTy *NewItem = MapEntryTy::Create(KeyStart, KeyEnd, Allocator, Val);
 392
 393     if (Bucket.Item == getTombstoneVal())
 394       --NumTombstones;
 395     ++NumItems;
 396
 397     // Fill in the bucket for the hash table.  The FullHashValue was already
 398     // filled in by LookupBucketFor.
 399     Bucket.Item = NewItem;
 400
 401     if (ShouldRehash())
 402       RehashTable();
 403     return *NewItem;
 404   }
 405
 406   StringMapEntry<ValueTy> &GetOrCreateValue(const char *KeyStart,
 407                                             const char *KeyEnd) {
 408     return GetOrCreateValue(KeyStart, KeyEnd, ValueTy());
 409   }
 410
 411   /// remove - Remove the specified key/value pair from the map, but do not
 412   /// erase it.  This aborts if the key is not in the map.
 413   void remove(MapEntryTy *KeyValue) {
 414     RemoveKey(KeyValue);
 415   }
 416
 417   void erase(iterator I) {
 418     MapEntryTy &V = *I;
 419     remove(&V);
 420     V.Destroy(Allocator);
 421   }
 422
 423   bool erase(const char *Key) {
 424     iterator I = find(Key);
 425     if (I == end()) return false;
 426     erase(I);
 427     return true;
 428   }
 429
 430   bool erase(const std::string &Key) {
 431     iterator I = find(Key);
 432     if (I == end()) return false;
 433     erase(I);
 434     return true;
 435   }
 436
 437   ~StringMap() {
 438     clear();
 439     free(TheTable);
 440   }
 441 };
 442
 443
 444 template<typename ValueTy>
 445 class StringMapConstIterator {
 446 protected:
 447   StringMapImpl::ItemBucket *Ptr;
 448 public:
 449   typedef StringMapEntry<ValueTy> value_type;
 450
 451   explicit StringMapConstIterator(StringMapImpl::ItemBucket *Bucket,
 452                                   bool NoAdvance = false)
 453   : Ptr(Bucket) {
 454     if (!NoAdvance) AdvancePastEmptyBuckets();
 455   }
 456
 457   const value_type &operator*() const {
 458     return *static_cast<StringMapEntry<ValueTy>*>(Ptr->Item);
 459   }
 460   const value_type *operator->() const {
 461     return static_cast<StringMapEntry<ValueTy>*>(Ptr->Item);
 462   }
 463
 464   bool operator==(const StringMapConstIterator &RHS) const {
 465     return Ptr == RHS.Ptr;
 466   }
 467   bool operator!=(const StringMapConstIterator &RHS) const {
 468     return Ptr != RHS.Ptr;
 469   }
 470
 471   inline StringMapConstIterator& operator++() {          // Preincrement
 472     ++Ptr;
 473     AdvancePastEmptyBuckets();
 474     return *this;
 475   }
 476   StringMapConstIterator operator++(int) {        // Postincrement
 477     StringMapConstIterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
 478   }
 479
 480 private:
 481   void AdvancePastEmptyBuckets() {
 482     while (Ptr->Item == 0 || Ptr->Item == StringMapImpl::getTombstoneVal())
 483       ++Ptr;
 484   }
 485 };
 486
 487 template<typename ValueTy>
 488 class StringMapIterator : public StringMapConstIterator<ValueTy> {
 489 public:
 490   explicit StringMapIterator(StringMapImpl::ItemBucket *Bucket,
 491                              bool NoAdvance = false)
 492     : StringMapConstIterator<ValueTy>(Bucket, NoAdvance) {
 493   }
 494   StringMapEntry<ValueTy> &operator*() const {
 495     return *static_cast<StringMapEntry<ValueTy>*>(this->Ptr->Item);
 496   }
 497   StringMapEntry<ValueTy> *operator->() const {
 498     return static_cast<StringMapEntry<ValueTy>*>(this->Ptr->Item);
 499   }
 500 };
 501
 502 }
 503
 504 #endif