42d09c7b4500804fddc7190cdf3981c320d0fa9c
[oota-llvm.git] / include / llvm / ADT / ilist.h
1 //==-- llvm/ADT/ilist.h - Intrusive Linked List Template ---------*- 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 classes to implement an intrusive doubly linked list class
11 // (i.e. each node of the list must contain a next and previous field for the
12 // list.
13 //
14 // The ilist_traits trait class is used to gain access to the next and previous
15 // fields of the node type that the list is instantiated with.  If it is not
16 // specialized, the list defaults to using the getPrev(), getNext() method calls
17 // to get the next and previous pointers.
18 //
19 // The ilist class itself, should be a plug in replacement for list, assuming
20 // that the nodes contain next/prev pointers.  This list replacement does not
21 // provide a constant time size() method, so be careful to use empty() when you
22 // really want to know if it's empty.
23 //
24 // The ilist class is implemented by allocating a 'tail' node when the list is
25 // created (using ilist_traits<>::createSentinel()).  This tail node is
26 // absolutely required because the user must be able to compute end()-1. Because
27 // of this, users of the direct next/prev links will see an extra link on the
28 // end of the list, which should be ignored.
29 //
30 // Requirements for a user of this list:
31 //
32 //   1. The user must provide {g|s}et{Next|Prev} methods, or specialize
33 //      ilist_traits to provide an alternate way of getting and setting next and
34 //      prev links.
35 //
36 //===----------------------------------------------------------------------===//
37
38 #ifndef LLVM_ADT_ILIST_H
39 #define LLVM_ADT_ILIST_H
40
41 #include "llvm/ADT/iterator.h"
42 #include <cassert>
43
44 namespace llvm {
45
46 template<typename NodeTy, typename Traits> class iplist;
47 template<typename NodeTy> class ilist_iterator;
48
49 /// ilist_nextprev_traits - A fragment for template traits for intrusive list
50 /// that provides default next/prev implementations for common operations.
51 ///
52 template<typename NodeTy>
53 struct ilist_nextprev_traits {
54   static NodeTy *getPrev(NodeTy *N) { return N->getPrev(); }
55   static NodeTy *getNext(NodeTy *N) { return N->getNext(); }
56   static const NodeTy *getPrev(const NodeTy *N) { return N->getPrev(); }
57   static const NodeTy *getNext(const NodeTy *N) { return N->getNext(); }
58
59   static void setPrev(NodeTy *N, NodeTy *Prev) { N->setPrev(Prev); }
60   static void setNext(NodeTy *N, NodeTy *Next) { N->setNext(Next); }
61 };
62
63 /// ilist_sentinel_traits - A fragment for template traits for intrusive list
64 /// that provides default sentinel implementations for common operations.
65 ///
66 template<typename NodeTy>
67 struct ilist_sentinel_traits {
68   static NodeTy *createSentinel() { return new NodeTy(); }
69   static void destroySentinel(NodeTy *N) { delete N; }
70 };
71
72 /// ilist_default_traits - Default template traits for intrusive list.
73 /// By inheriting from this, you can easily use default implementations
74 /// for all common operations.
75 ///
76 template<typename NodeTy>
77 struct ilist_default_traits : ilist_nextprev_traits<NodeTy>,
78                               ilist_sentinel_traits<NodeTy> {
79   static NodeTy *createNode(const NodeTy &V) { return new NodeTy(V); }
80   static void deleteNode(NodeTy *V) { delete V; }
81
82   void addNodeToList(NodeTy *) {}
83   void removeNodeFromList(NodeTy *) {}
84   void transferNodesFromList(ilist_default_traits & /*SrcTraits*/,
85                              ilist_iterator<NodeTy> /*first*/,
86                              ilist_iterator<NodeTy> /*last*/) {}
87 };
88
89 // Template traits for intrusive list.  By specializing this template class, you
90 // can change what next/prev fields are used to store the links...
91 template<typename NodeTy>
92 struct ilist_traits : ilist_default_traits<NodeTy> {};
93
94 // Const traits are the same as nonconst traits...
95 template<typename Ty>
96 struct ilist_traits<const Ty> : public ilist_traits<Ty> {};
97
98 //===----------------------------------------------------------------------===//
99 // ilist_iterator<Node> - Iterator for intrusive list.
100 //
101 template<typename NodeTy>
102 class ilist_iterator
103   : public bidirectional_iterator<NodeTy, ptrdiff_t> {
104     
105 public:
106   typedef ilist_traits<NodeTy> Traits;
107   typedef bidirectional_iterator<NodeTy, ptrdiff_t> super;
108
109   typedef typename super::value_type value_type;
110   typedef typename super::difference_type difference_type;
111   typedef typename super::pointer pointer;
112   typedef typename super::reference reference;
113 private:
114   pointer NodePtr;
115
116   // ilist_iterator is not a random-access iterator, but it has an
117   // implicit conversion to pointer-type, which is. Declare (but
118   // don't define) these functions as private to help catch
119   // accidental misuse.
120   void operator[](difference_type) const;
121   void operator+(difference_type) const;
122   void operator-(difference_type) const;
123   void operator+=(difference_type) const;
124   void operator-=(difference_type) const;
125   template<class T> void operator<(T) const;
126   template<class T> void operator<=(T) const;
127   template<class T> void operator>(T) const;
128   template<class T> void operator>=(T) const;
129   template<class T> void operator-(T) const;
130 public:
131
132   ilist_iterator(pointer NP) : NodePtr(NP) {}
133   ilist_iterator(reference NR) : NodePtr(&NR) {}
134   ilist_iterator() : NodePtr(0) {}
135
136   // This is templated so that we can allow constructing a const iterator from
137   // a nonconst iterator...
138   template<class node_ty>
139   ilist_iterator(const ilist_iterator<node_ty> &RHS)
140     : NodePtr(RHS.getNodePtrUnchecked()) {}
141
142   // This is templated so that we can allow assigning to a const iterator from
143   // a nonconst iterator...
144   template<class node_ty>
145   const ilist_iterator &operator=(const ilist_iterator<node_ty> &RHS) {
146     NodePtr = RHS.getNodePtrUnchecked();
147     return *this;
148   }
149
150   // Accessors...
151   operator pointer() const {
152     assert(Traits::getNext(NodePtr) != 0 && "Dereferencing end()!");
153     return NodePtr;
154   }
155
156   reference operator*() const {
157     assert(Traits::getNext(NodePtr) != 0 && "Dereferencing end()!");
158     return *NodePtr;
159   }
160   pointer operator->() const { return &operator*(); }
161
162   // Comparison operators
163   bool operator==(const ilist_iterator &RHS) const {
164     return NodePtr == RHS.NodePtr;
165   }
166   bool operator!=(const ilist_iterator &RHS) const {
167     return NodePtr != RHS.NodePtr;
168   }
169
170   // Increment and decrement operators...
171   ilist_iterator &operator--() {      // predecrement - Back up
172     NodePtr = Traits::getPrev(NodePtr);
173     assert(Traits::getNext(NodePtr) && "--'d off the beginning of an ilist!");
174     return *this;
175   }
176   ilist_iterator &operator++() {      // preincrement - Advance
177     NodePtr = Traits::getNext(NodePtr);
178     assert(NodePtr && "++'d off the end of an ilist!");
179     return *this;
180   }
181   ilist_iterator operator--(int) {    // postdecrement operators...
182     ilist_iterator tmp = *this;
183     --*this;
184     return tmp;
185   }
186   ilist_iterator operator++(int) {    // postincrement operators...
187     ilist_iterator tmp = *this;
188     ++*this;
189     return tmp;
190   }
191
192   // Internal interface, do not use...
193   pointer getNodePtrUnchecked() const { return NodePtr; }
194 };
195
196 // do not implement. this is to catch errors when people try to use
197 // them as random access iterators
198 template<typename T>
199 void operator-(int, ilist_iterator<T>);
200 template<typename T>
201 void operator-(ilist_iterator<T>,int);
202
203 template<typename T>
204 void operator+(int, ilist_iterator<T>);
205 template<typename T>
206 void operator+(ilist_iterator<T>,int);
207
208 // operator!=/operator== - Allow mixed comparisons without dereferencing
209 // the iterator, which could very likely be pointing to end().
210 template<typename T>
211 bool operator!=(const T* LHS, const ilist_iterator<const T> &RHS) {
212   return LHS != RHS.getNodePtrUnchecked();
213 }
214 template<typename T>
215 bool operator==(const T* LHS, const ilist_iterator<const T> &RHS) {
216   return LHS == RHS.getNodePtrUnchecked();
217 }
218 template<typename T>
219 bool operator!=(T* LHS, const ilist_iterator<T> &RHS) {
220   return LHS != RHS.getNodePtrUnchecked();
221 }
222 template<typename T>
223 bool operator==(T* LHS, const ilist_iterator<T> &RHS) {
224   return LHS == RHS.getNodePtrUnchecked();
225 }
226
227
228 // Allow ilist_iterators to convert into pointers to a node automatically when
229 // used by the dyn_cast, cast, isa mechanisms...
230
231 template<typename From> struct simplify_type;
232
233 template<typename NodeTy> struct simplify_type<ilist_iterator<NodeTy> > {
234   typedef NodeTy* SimpleType;
235   
236   static SimpleType getSimplifiedValue(const ilist_iterator<NodeTy> &Node) {
237     return &*Node;
238   }
239 };
240 template<typename NodeTy> struct simplify_type<const ilist_iterator<NodeTy> > {
241   typedef NodeTy* SimpleType;
242   
243   static SimpleType getSimplifiedValue(const ilist_iterator<NodeTy> &Node) {
244     return &*Node;
245   }
246 };
247
248
249 //===----------------------------------------------------------------------===//
250 //
251 /// iplist - The subset of list functionality that can safely be used on nodes
252 /// of polymorphic types, i.e. a heterogenous list with a common base class that
253 /// holds the next/prev pointers.  The only state of the list itself is a single
254 /// pointer to the head of the list.
255 ///
256 /// This list can be in one of three interesting states:
257 /// 1. The list may be completely unconstructed.  In this case, the head
258 ///    pointer is null.  When in this form, any query for an iterator (e.g.
259 ///    begin() or end()) causes the list to transparently change to state #2.
260 /// 2. The list may be empty, but contain a sentinal for the end iterator. This
261 ///    sentinal is created by the Traits::createSentinel method and is a link
262 ///    in the list.  When the list is empty, the pointer in the iplist points
263 ///    to the sentinal.  Once the sentinal is constructed, it
264 ///    is not destroyed until the list is.
265 /// 3. The list may contain actual objects in it, which are stored as a doubly
266 ///    linked list of nodes.  One invariant of the list is that the predecessor
267 ///    of the first node in the list always points to the last node in the list,
268 ///    and the successor pointer for the sentinal (which always stays at the
269 ///    end of the list) is always null.  
270 ///
271 template<typename NodeTy, typename Traits=ilist_traits<NodeTy> >
272 class iplist : public Traits {
273   mutable NodeTy *Head;
274
275   // Use the prev node pointer of 'head' as the tail pointer.  This is really a
276   // circularly linked list where we snip the 'next' link from the sentinel node
277   // back to the first node in the list (to preserve assertions about going off
278   // the end of the list).
279   NodeTy *getTail() { return this->getPrev(Head); }
280   const NodeTy *getTail() const { return this->getPrev(Head); }
281   void setTail(NodeTy *N) const { this->setPrev(Head, N); }
282   
283   /// CreateLazySentinal - This method verifies whether the sentinal for the
284   /// list has been created and lazily makes it if not.
285   void CreateLazySentinal() const {
286     if (Head != 0) return;
287     Head = Traits::createSentinel();
288     this->setNext(Head, 0);
289     setTail(Head);
290   }
291
292   static bool op_less(NodeTy &L, NodeTy &R) { return L < R; }
293   static bool op_equal(NodeTy &L, NodeTy &R) { return L == R; }
294
295   // No fundamental reason why iplist can't by copyable, but the default
296   // copy/copy-assign won't do.
297   iplist(const iplist &);         // do not implement
298   void operator=(const iplist &); // do not implement
299
300 public:
301   typedef NodeTy *pointer;
302   typedef const NodeTy *const_pointer;
303   typedef NodeTy &reference;
304   typedef const NodeTy &const_reference;
305   typedef NodeTy value_type;
306   typedef ilist_iterator<NodeTy> iterator;
307   typedef ilist_iterator<const NodeTy> const_iterator;
308   typedef size_t size_type;
309   typedef ptrdiff_t difference_type;
310   typedef std::reverse_iterator<const_iterator>  const_reverse_iterator;
311   typedef std::reverse_iterator<iterator>  reverse_iterator;
312
313   iplist() : Head(0) {}
314   ~iplist() {
315     if (!Head) return;
316     clear();
317     Traits::destroySentinel(getTail());
318   }
319
320   // Iterator creation methods.
321   iterator begin() {
322     CreateLazySentinal(); 
323     return iterator(Head); 
324   }
325   const_iterator begin() const {
326     CreateLazySentinal();
327     return const_iterator(Head);
328   }
329   iterator end() {
330     CreateLazySentinal();
331     return iterator(getTail());
332   }
333   const_iterator end() const {
334     CreateLazySentinal();
335     return const_iterator(getTail());
336   }
337
338   // reverse iterator creation methods.
339   reverse_iterator rbegin()            { return reverse_iterator(end()); }
340   const_reverse_iterator rbegin() const{ return const_reverse_iterator(end()); }
341   reverse_iterator rend()              { return reverse_iterator(begin()); }
342   const_reverse_iterator rend() const { return const_reverse_iterator(begin());}
343
344
345   // Miscellaneous inspection routines.
346   size_type max_size() const { return size_type(-1); }
347   bool empty() const { return Head == 0 || Head == getTail(); }
348
349   // Front and back accessor functions...
350   reference front() {
351     assert(!empty() && "Called front() on empty list!");
352     return *Head;
353   }
354   const_reference front() const {
355     assert(!empty() && "Called front() on empty list!");
356     return *Head;
357   }
358   reference back() {
359     assert(!empty() && "Called back() on empty list!");
360     return *this->getPrev(getTail());
361   }
362   const_reference back() const {
363     assert(!empty() && "Called back() on empty list!");
364     return *this->getPrev(getTail());
365   }
366
367   void swap(iplist &RHS) {
368     assert(0 && "Swap does not use list traits callback correctly yet!");
369     std::swap(Head, RHS.Head);
370   }
371
372   iterator insert(iterator where, NodeTy *New) {
373     NodeTy *CurNode = where.getNodePtrUnchecked(), *PrevNode = this->getPrev(CurNode);
374     this->setNext(New, CurNode);
375     this->setPrev(New, PrevNode);
376
377     if (CurNode != Head)  // Is PrevNode off the beginning of the list?
378       this->setNext(PrevNode, New);
379     else
380       Head = New;
381     this->setPrev(CurNode, New);
382
383     this->addNodeToList(New);  // Notify traits that we added a node...
384     return New;
385   }
386
387   NodeTy *remove(iterator &IT) {
388     assert(IT != end() && "Cannot remove end of list!");
389     NodeTy *Node = &*IT;
390     NodeTy *NextNode = this->getNext(Node);
391     NodeTy *PrevNode = this->getPrev(Node);
392
393     if (Node != Head)  // Is PrevNode off the beginning of the list?
394       this->setNext(PrevNode, NextNode);
395     else
396       Head = NextNode;
397     this->setPrev(NextNode, PrevNode);
398     IT = NextNode;
399     removeNodeFromList(Node);  // Notify traits that we removed a node...
400     
401     // Set the next/prev pointers of the current node to null.  This isn't
402     // strictly required, but this catches errors where a node is removed from
403     // an ilist (and potentially deleted) with iterators still pointing at it.
404     // When those iterators are incremented or decremented, they will assert on
405     // the null next/prev pointer instead of "usually working".
406     this->setNext(Node, 0);
407     this->setPrev(Node, 0);
408     return Node;
409   }
410
411   NodeTy *remove(const iterator &IT) {
412     iterator MutIt = IT;
413     return remove(MutIt);
414   }
415
416   // erase - remove a node from the controlled sequence... and delete it.
417   iterator erase(iterator where) {
418     deleteNode(remove(where));
419     return where;
420   }
421
422
423 private:
424   // transfer - The heart of the splice function.  Move linked list nodes from
425   // [first, last) into position.
426   //
427   void transfer(iterator position, iplist &L2, iterator first, iterator last) {
428     assert(first != last && "Should be checked by callers");
429
430     if (position != last) {
431       // Note: we have to be careful about the case when we move the first node
432       // in the list.  This node is the list sentinel node and we can't move it.
433       NodeTy *ThisSentinel = getTail();
434       setTail(0);
435       NodeTy *L2Sentinel = L2.getTail();
436       L2.setTail(0);
437
438       // Remove [first, last) from its old position.
439       NodeTy *First = &*first, *Prev = getPrev(First);
440       NodeTy *Next = last.getNodePtrUnchecked(), *Last = getPrev(Next);
441       if (Prev)
442         this->setNext(Prev, Next);
443       else
444         L2.Head = Next;
445       this->setPrev(Next, Prev);
446
447       // Splice [first, last) into its new position.
448       NodeTy *PosNext = position.getNodePtrUnchecked();
449       NodeTy *PosPrev = getPrev(PosNext);
450
451       // Fix head of list...
452       if (PosPrev)
453         this->setNext(PosPrev, First);
454       else
455         Head = First;
456       this->setPrev(First, PosPrev);
457
458       // Fix end of list...
459       this->setNext(Last, PosNext);
460       this->setPrev(PosNext, Last);
461
462       transferNodesFromList(L2, First, PosNext);
463
464       // Now that everything is set, restore the pointers to the list sentinals.
465       L2.setTail(L2Sentinel);
466       setTail(ThisSentinel);
467     }
468   }
469
470 public:
471
472   //===----------------------------------------------------------------------===
473   // Functionality derived from other functions defined above...
474   //
475
476   size_type size() const {
477     if (Head == 0) return 0; // Don't require construction of sentinal if empty.
478 #if __GNUC__ == 2
479     // GCC 2.95 has a broken std::distance
480     size_type Result = 0;
481     std::distance(begin(), end(), Result);
482     return Result;
483 #else
484     return std::distance(begin(), end());
485 #endif
486   }
487
488   iterator erase(iterator first, iterator last) {
489     while (first != last)
490       first = erase(first);
491     return last;
492   }
493
494   void clear() { if (Head) erase(begin(), end()); }
495
496   // Front and back inserters...
497   void push_front(NodeTy *val) { insert(begin(), val); }
498   void push_back(NodeTy *val) { insert(end(), val); }
499   void pop_front() {
500     assert(!empty() && "pop_front() on empty list!");
501     erase(begin());
502   }
503   void pop_back() {
504     assert(!empty() && "pop_back() on empty list!");
505     iterator t = end(); erase(--t);
506   }
507
508   // Special forms of insert...
509   template<class InIt> void insert(iterator where, InIt first, InIt last) {
510     for (; first != last; ++first) insert(where, *first);
511   }
512
513   // Splice members - defined in terms of transfer...
514   void splice(iterator where, iplist &L2) {
515     if (!L2.empty())
516       transfer(where, L2, L2.begin(), L2.end());
517   }
518   void splice(iterator where, iplist &L2, iterator first) {
519     iterator last = first; ++last;
520     if (where == first || where == last) return; // No change
521     transfer(where, L2, first, last);
522   }
523   void splice(iterator where, iplist &L2, iterator first, iterator last) {
524     if (first != last) transfer(where, L2, first, last);
525   }
526
527
528
529   //===----------------------------------------------------------------------===
530   // High-Level Functionality that shouldn't really be here, but is part of list
531   //
532
533   // These two functions are actually called remove/remove_if in list<>, but
534   // they actually do the job of erase, rename them accordingly.
535   //
536   void erase(const NodeTy &val) {
537     for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ) {
538       iterator next = I; ++next;
539       if (*I == val) erase(I);
540       I = next;
541     }
542   }
543   template<class Pr1> void erase_if(Pr1 pred) {
544     for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ) {
545       iterator next = I; ++next;
546       if (pred(*I)) erase(I);
547       I = next;
548     }
549   }
550
551   template<class Pr2> void unique(Pr2 pred) {
552     if (empty()) return;
553     for (iterator I = begin(), E = end(), Next = begin(); ++Next != E;) {
554       if (pred(*I))
555         erase(Next);
556       else
557         I = Next;
558       Next = I;
559     }
560   }
561   void unique() { unique(op_equal); }
562
563   template<class Pr3> void merge(iplist &right, Pr3 pred) {
564     iterator first1 = begin(), last1 = end();
565     iterator first2 = right.begin(), last2 = right.end();
566     while (first1 != last1 && first2 != last2)
567       if (pred(*first2, *first1)) {
568         iterator next = first2;
569         transfer(first1, right, first2, ++next);
570         first2 = next;
571       } else {
572         ++first1;
573       }
574     if (first2 != last2) transfer(last1, right, first2, last2);
575   }
576   void merge(iplist &right) { return merge(right, op_less); }
577
578   template<class Pr3> void sort(Pr3 pred);
579   void sort() { sort(op_less); }
580   void reverse();
581 };
582
583
584 template<typename NodeTy>
585 struct ilist : public iplist<NodeTy> {
586   typedef typename iplist<NodeTy>::size_type size_type;
587   typedef typename iplist<NodeTy>::iterator iterator;
588
589   ilist() {}
590   ilist(const ilist &right) {
591     insert(this->begin(), right.begin(), right.end());
592   }
593   explicit ilist(size_type count) {
594     insert(this->begin(), count, NodeTy());
595   } 
596   ilist(size_type count, const NodeTy &val) {
597     insert(this->begin(), count, val);
598   }
599   template<class InIt> ilist(InIt first, InIt last) {
600     insert(this->begin(), first, last);
601   }
602
603
604   // Forwarding functions: A workaround for GCC 2.95 which does not correctly
605   // support 'using' declarations to bring a hidden member into scope.
606   //
607   iterator insert(iterator a, NodeTy *b){ return iplist<NodeTy>::insert(a, b); }
608   void push_front(NodeTy *a) { iplist<NodeTy>::push_front(a); }
609   void push_back(NodeTy *a)  { iplist<NodeTy>::push_back(a); }
610   
611
612   // Main implementation here - Insert for a node passed by value...
613   iterator insert(iterator where, const NodeTy &val) {
614     return insert(where, createNode(val));
615   }
616
617
618   // Front and back inserters...
619   void push_front(const NodeTy &val) { insert(this->begin(), val); }
620   void push_back(const NodeTy &val) { insert(this->end(), val); }
621
622   // Special forms of insert...
623   template<class InIt> void insert(iterator where, InIt first, InIt last) {
624     for (; first != last; ++first) insert(where, *first);
625   }
626   void insert(iterator where, size_type count, const NodeTy &val) {
627     for (; count != 0; --count) insert(where, val);
628   }
629
630   // Assign special forms...
631   void assign(size_type count, const NodeTy &val) {
632     iterator I = this->begin();
633     for (; I != this->end() && count != 0; ++I, --count)
634       *I = val;
635     if (count != 0)
636       insert(this->end(), val, val);
637     else
638       erase(I, this->end());
639   }
640   template<class InIt> void assign(InIt first1, InIt last1) {
641     iterator first2 = this->begin(), last2 = this->end();
642     for ( ; first1 != last1 && first2 != last2; ++first1, ++first2)
643       *first1 = *first2;
644     if (first2 == last2)
645       erase(first1, last1);
646     else
647       insert(last1, first2, last2);
648   }
649
650
651   // Resize members...
652   void resize(size_type newsize, NodeTy val) {
653     iterator i = this->begin();
654     size_type len = 0;
655     for ( ; i != this->end() && len < newsize; ++i, ++len) /* empty*/ ;
656
657     if (len == newsize)
658       erase(i, this->end());
659     else                                          // i == end()
660       insert(this->end(), newsize - len, val);
661   }
662   void resize(size_type newsize) { resize(newsize, NodeTy()); }
663 };
664
665 } // End llvm namespace
666
667 namespace std {
668   // Ensure that swap uses the fast list swap...
669   template<class Ty>
670   void swap(llvm::iplist<Ty> &Left, llvm::iplist<Ty> &Right) {
671     Left.swap(Right);
672   }
673 }  // End 'std' extensions...
674
675 #endif // LLVM_ADT_ILIST_H