f9abb9fd8ae1584216624a50ba7dcf8d3120aa97
[dragonfly.git] / contrib / diffutils / lib / hash.c
1 /* hash - hashing table processing.
2
3    Copyright (C) 1998-2004, 2006-2007, 2009-2010 Free Software Foundation, Inc.
4
5    Written by Jim Meyering, 1992.
6
7    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
8    it under the terms of the GNU General Public License as published by
9    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
10    (at your option) any later version.
11
12    This program is distributed in the hope that it will be useful,
13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15    GNU General Public License for more details.
16
17    You should have received a copy of the GNU General Public License
18    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 /* A generic hash table package.  */
21
22 /* Define USE_OBSTACK to 1 if you want the allocator to use obstacks instead
23    of malloc.  If you change USE_OBSTACK, you have to recompile!  */
24
25 #include <config.h>
26
27 #include "hash.h"
28
29 #include "bitrotate.h"
30 #include "xalloc.h"
31
32 #include <stdint.h>
33 #include <stdio.h>
34 #include <stdlib.h>
35
36 #if USE_OBSTACK
37 # include "obstack.h"
38 # ifndef obstack_chunk_alloc
39 #  define obstack_chunk_alloc malloc
40 # endif
41 # ifndef obstack_chunk_free
42 #  define obstack_chunk_free free
43 # endif
44 #endif
45
46 struct hash_entry
47   {
48     void *data;
49     struct hash_entry *next;
50   };
51
52 struct hash_table
53   {
54     /* The array of buckets starts at BUCKET and extends to BUCKET_LIMIT-1,
55        for a possibility of N_BUCKETS.  Among those, N_BUCKETS_USED buckets
56        are not empty, there are N_ENTRIES active entries in the table.  */
57     struct hash_entry *bucket;
58     struct hash_entry const *bucket_limit;
59     size_t n_buckets;
60     size_t n_buckets_used;
61     size_t n_entries;
62
63     /* Tuning arguments, kept in a physically separate structure.  */
64     const Hash_tuning *tuning;
65
66     /* Three functions are given to `hash_initialize', see the documentation
67        block for this function.  In a word, HASHER randomizes a user entry
68        into a number up from 0 up to some maximum minus 1; COMPARATOR returns
69        true if two user entries compare equally; and DATA_FREER is the cleanup
70        function for a user entry.  */
71     Hash_hasher hasher;
72     Hash_comparator comparator;
73     Hash_data_freer data_freer;
74
75     /* A linked list of freed struct hash_entry structs.  */
76     struct hash_entry *free_entry_list;
77
78 #if USE_OBSTACK
79     /* Whenever obstacks are used, it is possible to allocate all overflowed
80        entries into a single stack, so they all can be freed in a single
81        operation.  It is not clear if the speedup is worth the trouble.  */
82     struct obstack entry_stack;
83 #endif
84   };
85
86 /* A hash table contains many internal entries, each holding a pointer to
87    some user-provided data (also called a user entry).  An entry indistinctly
88    refers to both the internal entry and its associated user entry.  A user
89    entry contents may be hashed by a randomization function (the hashing
90    function, or just `hasher' for short) into a number (or `slot') between 0
91    and the current table size.  At each slot position in the hash table,
92    starts a linked chain of entries for which the user data all hash to this
93    slot.  A bucket is the collection of all entries hashing to the same slot.
94
95    A good `hasher' function will distribute entries rather evenly in buckets.
96    In the ideal case, the length of each bucket is roughly the number of
97    entries divided by the table size.  Finding the slot for a data is usually
98    done in constant time by the `hasher', and the later finding of a precise
99    entry is linear in time with the size of the bucket.  Consequently, a
100    larger hash table size (that is, a larger number of buckets) is prone to
101    yielding shorter chains, *given* the `hasher' function behaves properly.
102
103    Long buckets slow down the lookup algorithm.  One might use big hash table
104    sizes in hope to reduce the average length of buckets, but this might
105    become inordinate, as unused slots in the hash table take some space.  The
106    best bet is to make sure you are using a good `hasher' function (beware
107    that those are not that easy to write! :-), and to use a table size
108    larger than the actual number of entries.  */
109
110 /* If an insertion makes the ratio of nonempty buckets to table size larger
111    than the growth threshold (a number between 0.0 and 1.0), then increase
112    the table size by multiplying by the growth factor (a number greater than
113    1.0).  The growth threshold defaults to 0.8, and the growth factor
114    defaults to 1.414, meaning that the table will have doubled its size
115    every second time 80% of the buckets get used.  */
116 #define DEFAULT_GROWTH_THRESHOLD 0.8
117 #define DEFAULT_GROWTH_FACTOR 1.414
118
119 /* If a deletion empties a bucket and causes the ratio of used buckets to
120    table size to become smaller than the shrink threshold (a number between
121    0.0 and 1.0), then shrink the table by multiplying by the shrink factor (a
122    number greater than the shrink threshold but smaller than 1.0).  The shrink
123    threshold and factor default to 0.0 and 1.0, meaning that the table never
124    shrinks.  */
125 #define DEFAULT_SHRINK_THRESHOLD 0.0
126 #define DEFAULT_SHRINK_FACTOR 1.0
127
128 /* Use this to initialize or reset a TUNING structure to
129    some sensible values. */
130 static const Hash_tuning default_tuning =
131   {
132     DEFAULT_SHRINK_THRESHOLD,
133     DEFAULT_SHRINK_FACTOR,
134     DEFAULT_GROWTH_THRESHOLD,
135     DEFAULT_GROWTH_FACTOR,
136     false
137   };
138
139 /* Information and lookup.  */
140
141 /* The following few functions provide information about the overall hash
142    table organization: the number of entries, number of buckets and maximum
143    length of buckets.  */
144
145 /* Return the number of buckets in the hash table.  The table size, the total
146    number of buckets (used plus unused), or the maximum number of slots, are
147    the same quantity.  */
148
149 size_t
150 hash_get_n_buckets (const Hash_table *table)
151 {
152   return table->n_buckets;
153 }
154
155 /* Return the number of slots in use (non-empty buckets).  */
156
157 size_t
158 hash_get_n_buckets_used (const Hash_table *table)
159 {
160   return table->n_buckets_used;
161 }
162
163 /* Return the number of active entries.  */
164
165 size_t
166 hash_get_n_entries (const Hash_table *table)
167 {
168   return table->n_entries;
169 }
170
171 /* Return the length of the longest chain (bucket).  */
172
173 size_t
174 hash_get_max_bucket_length (const Hash_table *table)
175 {
176   struct hash_entry const *bucket;
177   size_t max_bucket_length = 0;
178
179   for (bucket = table->bucket; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
180     {
181       if (bucket->data)
182         {
183           struct hash_entry const *cursor = bucket;
184           size_t bucket_length = 1;
185
186           while (cursor = cursor->next, cursor)
187             bucket_length++;
188
189           if (bucket_length > max_bucket_length)
190             max_bucket_length = bucket_length;
191         }
192     }
193
194   return max_bucket_length;
195 }
196
197 /* Do a mild validation of a hash table, by traversing it and checking two
198    statistics.  */
199
200 bool
201 hash_table_ok (const Hash_table *table)
202 {
203   struct hash_entry const *bucket;
204   size_t n_buckets_used = 0;
205   size_t n_entries = 0;
206
207   for (bucket = table->bucket; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
208     {
209       if (bucket->data)
210         {
211           struct hash_entry const *cursor = bucket;
212
213           /* Count bucket head.  */
214           n_buckets_used++;
215           n_entries++;
216
217           /* Count bucket overflow.  */
218           while (cursor = cursor->next, cursor)
219             n_entries++;
220         }
221     }
222
223   if (n_buckets_used == table->n_buckets_used && n_entries == table->n_entries)
224     return true;
225
226   return false;
227 }
228
229 void
230 hash_print_statistics (const Hash_table *table, FILE *stream)
231 {
232   size_t n_entries = hash_get_n_entries (table);
233   size_t n_buckets = hash_get_n_buckets (table);
234   size_t n_buckets_used = hash_get_n_buckets_used (table);
235   size_t max_bucket_length = hash_get_max_bucket_length (table);
236
237   fprintf (stream, "# entries:         %lu\n", (unsigned long int) n_entries);
238   fprintf (stream, "# buckets:         %lu\n", (unsigned long int) n_buckets);
239   fprintf (stream, "# buckets used:    %lu (%.2f%%)\n",
240            (unsigned long int) n_buckets_used,
241            (100.0 * n_buckets_used) / n_buckets);
242   fprintf (stream, "max bucket length: %lu\n",
243            (unsigned long int) max_bucket_length);
244 }
245
246 /* If ENTRY matches an entry already in the hash table, return the
247    entry from the table.  Otherwise, return NULL.  */
248
249 void *
250 hash_lookup (const Hash_table *table, const void *entry)
251 {
252   struct hash_entry const *bucket
253     = table->bucket + table->hasher (entry, table->n_buckets);
254   struct hash_entry const *cursor;
255
256   if (! (bucket < table->bucket_limit))
257     abort ();
258
259   if (bucket->data == NULL)
260     return NULL;
261
262   for (cursor = bucket; cursor; cursor = cursor->next)
263     if (entry == cursor->data || table->comparator (entry, cursor->data))
264       return cursor->data;
265
266   return NULL;
267 }
268
269 /* Walking.  */
270
271 /* The functions in this page traverse the hash table and process the
272    contained entries.  For the traversal to work properly, the hash table
273    should not be resized nor modified while any particular entry is being
274    processed.  In particular, entries should not be added, and an entry
275    may be removed only if there is no shrink threshold and the entry being
276    removed has already been passed to hash_get_next.  */
277
278 /* Return the first data in the table, or NULL if the table is empty.  */
279
280 void *
281 hash_get_first (const Hash_table *table)
282 {
283   struct hash_entry const *bucket;
284
285   if (table->n_entries == 0)
286     return NULL;
287
288   for (bucket = table->bucket; ; bucket++)
289     if (! (bucket < table->bucket_limit))
290       abort ();
291     else if (bucket->data)
292       return bucket->data;
293 }
294
295 /* Return the user data for the entry following ENTRY, where ENTRY has been
296    returned by a previous call to either `hash_get_first' or `hash_get_next'.
297    Return NULL if there are no more entries.  */
298
299 void *
300 hash_get_next (const Hash_table *table, const void *entry)
301 {
302   struct hash_entry const *bucket
303     = table->bucket + table->hasher (entry, table->n_buckets);
304   struct hash_entry const *cursor;
305
306   if (! (bucket < table->bucket_limit))
307     abort ();
308
309   /* Find next entry in the same bucket.  */
310   for (cursor = bucket; cursor; cursor = cursor->next)
311     if (cursor->data == entry && cursor->next)
312       return cursor->next->data;
313
314   /* Find first entry in any subsequent bucket.  */
315   while (++bucket < table->bucket_limit)
316     if (bucket->data)
317       return bucket->data;
318
319   /* None found.  */
320   return NULL;
321 }
322
323 /* Fill BUFFER with pointers to active user entries in the hash table, then
324    return the number of pointers copied.  Do not copy more than BUFFER_SIZE
325    pointers.  */
326
327 size_t
328 hash_get_entries (const Hash_table *table, void **buffer,
329                   size_t buffer_size)
330 {
331   size_t counter = 0;
332   struct hash_entry const *bucket;
333   struct hash_entry const *cursor;
334
335   for (bucket = table->bucket; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
336     {
337       if (bucket->data)
338         {
339           for (cursor = bucket; cursor; cursor = cursor->next)
340             {
341               if (counter >= buffer_size)
342                 return counter;
343               buffer[counter++] = cursor->data;
344             }
345         }
346     }
347
348   return counter;
349 }
350
351 /* Call a PROCESSOR function for each entry of a hash table, and return the
352    number of entries for which the processor function returned success.  A
353    pointer to some PROCESSOR_DATA which will be made available to each call to
354    the processor function.  The PROCESSOR accepts two arguments: the first is
355    the user entry being walked into, the second is the value of PROCESSOR_DATA
356    as received.  The walking continue for as long as the PROCESSOR function
357    returns nonzero.  When it returns zero, the walking is interrupted.  */
358
359 size_t
360 hash_do_for_each (const Hash_table *table, Hash_processor processor,
361                   void *processor_data)
362 {
363   size_t counter = 0;
364   struct hash_entry const *bucket;
365   struct hash_entry const *cursor;
366
367   for (bucket = table->bucket; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
368     {
369       if (bucket->data)
370         {
371           for (cursor = bucket; cursor; cursor = cursor->next)
372             {
373               if (! processor (cursor->data, processor_data))
374                 return counter;
375               counter++;
376             }
377         }
378     }
379
380   return counter;
381 }
382
383 /* Allocation and clean-up.  */
384
385 /* Return a hash index for a NUL-terminated STRING between 0 and N_BUCKETS-1.
386    This is a convenience routine for constructing other hashing functions.  */
387
388 #if USE_DIFF_HASH
389
390 /* About hashings, Paul Eggert writes to me (FP), on 1994-01-01: "Please see
391    B. J. McKenzie, R. Harries & T. Bell, Selecting a hashing algorithm,
392    Software--practice & experience 20, 2 (Feb 1990), 209-224.  Good hash
393    algorithms tend to be domain-specific, so what's good for [diffutils'] io.c
394    may not be good for your application."  */
395
396 size_t
397 hash_string (const char *string, size_t n_buckets)
398 {
399 # define HASH_ONE_CHAR(Value, Byte) \
400   ((Byte) + rotl_sz (Value, 7))
401
402   size_t value = 0;
403   unsigned char ch;
404
405   for (; (ch = *string); string++)
406     value = HASH_ONE_CHAR (value, ch);
407   return value % n_buckets;
408
409 # undef HASH_ONE_CHAR
410 }
411
412 #else /* not USE_DIFF_HASH */
413
414 /* This one comes from `recode', and performs a bit better than the above as
415    per a few experiments.  It is inspired from a hashing routine found in the
416    very old Cyber `snoop', itself written in typical Greg Mansfield style.
417    (By the way, what happened to this excellent man?  Is he still alive?)  */
418
419 size_t
420 hash_string (const char *string, size_t n_buckets)
421 {
422   size_t value = 0;
423   unsigned char ch;
424
425   for (; (ch = *string); string++)
426     value = (value * 31 + ch) % n_buckets;
427   return value;
428 }
429
430 #endif /* not USE_DIFF_HASH */
431
432 /* Return true if CANDIDATE is a prime number.  CANDIDATE should be an odd
433    number at least equal to 11.  */
434
435 static bool
436 is_prime (size_t candidate)
437 {
438   size_t divisor = 3;
439   size_t square = divisor * divisor;
440
441   while (square < candidate && (candidate % divisor))
442     {
443       divisor++;
444       square += 4 * divisor;
445       divisor++;
446     }
447
448   return (candidate % divisor ? true : false);
449 }
450
451 /* Round a given CANDIDATE number up to the nearest prime, and return that
452    prime.  Primes lower than 10 are merely skipped.  */
453
454 static size_t
455 next_prime (size_t candidate)
456 {
457   /* Skip small primes.  */
458   if (candidate < 10)
459     candidate = 10;
460
461   /* Make it definitely odd.  */
462   candidate |= 1;
463
464   while (SIZE_MAX != candidate && !is_prime (candidate))
465     candidate += 2;
466
467   return candidate;
468 }
469
470 void
471 hash_reset_tuning (Hash_tuning *tuning)
472 {
473   *tuning = default_tuning;
474 }
475
476 /* If the user passes a NULL hasher, we hash the raw pointer.  */
477 static size_t
478 raw_hasher (const void *data, size_t n)
479 {
480   /* When hashing unique pointers, it is often the case that they were
481      generated by malloc and thus have the property that the low-order
482      bits are 0.  As this tends to give poorer performance with small
483      tables, we rotate the pointer value before performing division,
484      in an attempt to improve hash quality.  */
485   size_t val = rotr_sz ((size_t) data, 3);
486   return val % n;
487 }
488
489 /* If the user passes a NULL comparator, we use pointer comparison.  */
490 static bool
491 raw_comparator (const void *a, const void *b)
492 {
493   return a == b;
494 }
495
496
497 /* For the given hash TABLE, check the user supplied tuning structure for
498    reasonable values, and return true if there is no gross error with it.
499    Otherwise, definitively reset the TUNING field to some acceptable default
500    in the hash table (that is, the user loses the right of further modifying
501    tuning arguments), and return false.  */
502
503 static bool
504 check_tuning (Hash_table *table)
505 {
506   const Hash_tuning *tuning = table->tuning;
507   float epsilon;
508   if (tuning == &default_tuning)
509     return true;
510
511   /* Be a bit stricter than mathematics would require, so that
512      rounding errors in size calculations do not cause allocations to
513      fail to grow or shrink as they should.  The smallest allocation
514      is 11 (due to next_prime's algorithm), so an epsilon of 0.1
515      should be good enough.  */
516   epsilon = 0.1f;
517
518   if (epsilon < tuning->growth_threshold
519       && tuning->growth_threshold < 1 - epsilon
520       && 1 + epsilon < tuning->growth_factor
521       && 0 <= tuning->shrink_threshold
522       && tuning->shrink_threshold + epsilon < tuning->shrink_factor
523       && tuning->shrink_factor <= 1
524       && tuning->shrink_threshold + epsilon < tuning->growth_threshold)
525     return true;
526
527   table->tuning = &default_tuning;
528   return false;
529 }
530
531 /* Compute the size of the bucket array for the given CANDIDATE and
532    TUNING, or return 0 if there is no possible way to allocate that
533    many entries.  */
534
535 static size_t
536 compute_bucket_size (size_t candidate, const Hash_tuning *tuning)
537 {
538   if (!tuning->is_n_buckets)
539     {
540       float new_candidate = candidate / tuning->growth_threshold;
541       if (SIZE_MAX <= new_candidate)
542         return 0;
543       candidate = new_candidate;
544     }
545   candidate = next_prime (candidate);
546   if (xalloc_oversized (candidate, sizeof (struct hash_entry *)))
547     return 0;
548   return candidate;
549 }
550
551 /* Allocate and return a new hash table, or NULL upon failure.  The initial
552    number of buckets is automatically selected so as to _guarantee_ that you
553    may insert at least CANDIDATE different user entries before any growth of
554    the hash table size occurs.  So, if have a reasonably tight a-priori upper
555    bound on the number of entries you intend to insert in the hash table, you
556    may save some table memory and insertion time, by specifying it here.  If
557    the IS_N_BUCKETS field of the TUNING structure is true, the CANDIDATE
558    argument has its meaning changed to the wanted number of buckets.
559
560    TUNING points to a structure of user-supplied values, in case some fine
561    tuning is wanted over the default behavior of the hasher.  If TUNING is
562    NULL, the default tuning parameters are used instead.  If TUNING is
563    provided but the values requested are out of bounds or might cause
564    rounding errors, return NULL.
565
566    The user-supplied HASHER function, when not NULL, accepts two
567    arguments ENTRY and TABLE_SIZE.  It computes, by hashing ENTRY contents, a
568    slot number for that entry which should be in the range 0..TABLE_SIZE-1.
569    This slot number is then returned.
570
571    The user-supplied COMPARATOR function, when not NULL, accepts two
572    arguments pointing to user data, it then returns true for a pair of entries
573    that compare equal, or false otherwise.  This function is internally called
574    on entries which are already known to hash to the same bucket index,
575    but which are distinct pointers.
576
577    The user-supplied DATA_FREER function, when not NULL, may be later called
578    with the user data as an argument, just before the entry containing the
579    data gets freed.  This happens from within `hash_free' or `hash_clear'.
580    You should specify this function only if you want these functions to free
581    all of your `data' data.  This is typically the case when your data is
582    simply an auxiliary struct that you have malloc'd to aggregate several
583    values.  */
584
585 Hash_table *
586 hash_initialize (size_t candidate, const Hash_tuning *tuning,
587                  Hash_hasher hasher, Hash_comparator comparator,
588                  Hash_data_freer data_freer)
589 {
590   Hash_table *table;
591
592   if (hasher == NULL)
593     hasher = raw_hasher;
594   if (comparator == NULL)
595     comparator = raw_comparator;
596
597   table = malloc (sizeof *table);
598   if (table == NULL)
599     return NULL;
600
601   if (!tuning)
602     tuning = &default_tuning;
603   table->tuning = tuning;
604   if (!check_tuning (table))
605     {
606       /* Fail if the tuning options are invalid.  This is the only occasion
607          when the user gets some feedback about it.  Once the table is created,
608          if the user provides invalid tuning options, we silently revert to
609          using the defaults, and ignore further request to change the tuning
610          options.  */
611       goto fail;
612     }
613
614   table->n_buckets = compute_bucket_size (candidate, tuning);
615   if (!table->n_buckets)
616     goto fail;
617
618   table->bucket = calloc (table->n_buckets, sizeof *table->bucket);
619   if (table->bucket == NULL)
620     goto fail;
621   table->bucket_limit = table->bucket + table->n_buckets;
622   table->n_buckets_used = 0;
623   table->n_entries = 0;
624
625   table->hasher = hasher;
626   table->comparator = comparator;
627   table->data_freer = data_freer;
628
629   table->free_entry_list = NULL;
630 #if USE_OBSTACK
631   obstack_init (&table->entry_stack);
632 #endif
633   return table;
634
635  fail:
636   free (table);
637   return NULL;
638 }
639
640 /* Make all buckets empty, placing any chained entries on the free list.
641    Apply the user-specified function data_freer (if any) to the datas of any
642    affected entries.  */
643
644 void
645 hash_clear (Hash_table *table)
646 {
647   struct hash_entry *bucket;
648
649   for (bucket = table->bucket; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
650     {
651       if (bucket->data)
652         {
653           struct hash_entry *cursor;
654           struct hash_entry *next;
655
656           /* Free the bucket overflow.  */
657           for (cursor = bucket->next; cursor; cursor = next)
658             {
659               if (table->data_freer)
660                 table->data_freer (cursor->data);
661               cursor->data = NULL;
662
663               next = cursor->next;
664               /* Relinking is done one entry at a time, as it is to be expected
665                  that overflows are either rare or short.  */
666               cursor->next = table->free_entry_list;
667               table->free_entry_list = cursor;
668             }
669
670           /* Free the bucket head.  */
671           if (table->data_freer)
672             table->data_freer (bucket->data);
673           bucket->data = NULL;
674           bucket->next = NULL;
675         }
676     }
677
678   table->n_buckets_used = 0;
679   table->n_entries = 0;
680 }
681
682 /* Reclaim all storage associated with a hash table.  If a data_freer
683    function has been supplied by the user when the hash table was created,
684    this function applies it to the data of each entry before freeing that
685    entry.  */
686
687 void
688 hash_free (Hash_table *table)
689 {
690   struct hash_entry *bucket;
691   struct hash_entry *cursor;
692   struct hash_entry *next;
693
694   /* Call the user data_freer function.  */
695   if (table->data_freer && table->n_entries)
696     {
697       for (bucket = table->bucket; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
698         {
699           if (bucket->data)
700             {
701               for (cursor = bucket; cursor; cursor = cursor->next)
702                 table->data_freer (cursor->data);
703             }
704         }
705     }
706
707 #if USE_OBSTACK
708
709   obstack_free (&table->entry_stack, NULL);
710
711 #else
712
713   /* Free all bucket overflowed entries.  */
714   for (bucket = table->bucket; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
715     {
716       for (cursor = bucket->next; cursor; cursor = next)
717         {
718           next = cursor->next;
719           free (cursor);
720         }
721     }
722
723   /* Also reclaim the internal list of previously freed entries.  */
724   for (cursor = table->free_entry_list; cursor; cursor = next)
725     {
726       next = cursor->next;
727       free (cursor);
728     }
729
730 #endif
731
732   /* Free the remainder of the hash table structure.  */
733   free (table->bucket);
734   free (table);
735 }
736
737 /* Insertion and deletion.  */
738
739 /* Get a new hash entry for a bucket overflow, possibly by recycling a
740    previously freed one.  If this is not possible, allocate a new one.  */
741
742 static struct hash_entry *
743 allocate_entry (Hash_table *table)
744 {
745   struct hash_entry *new;
746
747   if (table->free_entry_list)
748     {
749       new = table->free_entry_list;
750       table->free_entry_list = new->next;
751     }
752   else
753     {
754 #if USE_OBSTACK
755       new = obstack_alloc (&table->entry_stack, sizeof *new);
756 #else
757       new = malloc (sizeof *new);
758 #endif
759     }
760
761   return new;
762 }
763
764 /* Free a hash entry which was part of some bucket overflow,
765    saving it for later recycling.  */
766
767 static void
768 free_entry (Hash_table *table, struct hash_entry *entry)
769 {
770   entry->data = NULL;
771   entry->next = table->free_entry_list;
772   table->free_entry_list = entry;
773 }
774
775 /* This private function is used to help with insertion and deletion.  When
776    ENTRY matches an entry in the table, return a pointer to the corresponding
777    user data and set *BUCKET_HEAD to the head of the selected bucket.
778    Otherwise, return NULL.  When DELETE is true and ENTRY matches an entry in
779    the table, unlink the matching entry.  */
780
781 static void *
782 hash_find_entry (Hash_table *table, const void *entry,
783                  struct hash_entry **bucket_head, bool delete)
784 {
785   struct hash_entry *bucket
786     = table->bucket + table->hasher (entry, table->n_buckets);
787   struct hash_entry *cursor;
788
789   if (! (bucket < table->bucket_limit))
790     abort ();
791
792   *bucket_head = bucket;
793
794   /* Test for empty bucket.  */
795   if (bucket->data == NULL)
796     return NULL;
797
798   /* See if the entry is the first in the bucket.  */
799   if (entry == bucket->data || table->comparator (entry, bucket->data))
800     {
801       void *data = bucket->data;
802
803       if (delete)
804         {
805           if (bucket->next)
806             {
807               struct hash_entry *next = bucket->next;
808
809               /* Bump the first overflow entry into the bucket head, then save
810                  the previous first overflow entry for later recycling.  */
811               *bucket = *next;
812               free_entry (table, next);
813             }
814           else
815             {
816               bucket->data = NULL;
817             }
818         }
819
820       return data;
821     }
822
823   /* Scan the bucket overflow.  */
824   for (cursor = bucket; cursor->next; cursor = cursor->next)
825     {
826       if (entry == cursor->next->data
827           || table->comparator (entry, cursor->next->data))
828         {
829           void *data = cursor->next->data;
830
831           if (delete)
832             {
833               struct hash_entry *next = cursor->next;
834
835               /* Unlink the entry to delete, then save the freed entry for later
836                  recycling.  */
837               cursor->next = next->next;
838               free_entry (table, next);
839             }
840
841           return data;
842         }
843     }
844
845   /* No entry found.  */
846   return NULL;
847 }
848
849 /* Internal helper, to move entries from SRC to DST.  Both tables must
850    share the same free entry list.  If SAFE, only move overflow
851    entries, saving bucket heads for later, so that no allocations will
852    occur.  Return false if the free entry list is exhausted and an
853    allocation fails.  */
854
855 static bool
856 transfer_entries (Hash_table *dst, Hash_table *src, bool safe)
857 {
858   struct hash_entry *bucket;
859   struct hash_entry *cursor;
860   struct hash_entry *next;
861   for (bucket = src->bucket; bucket < src->bucket_limit; bucket++)
862     if (bucket->data)
863       {
864         void *data;
865         struct hash_entry *new_bucket;
866
867         /* Within each bucket, transfer overflow entries first and
868            then the bucket head, to minimize memory pressure.  After
869            all, the only time we might allocate is when moving the
870            bucket head, but moving overflow entries first may create
871            free entries that can be recycled by the time we finally
872            get to the bucket head.  */
873         for (cursor = bucket->next; cursor; cursor = next)
874           {
875             data = cursor->data;
876             new_bucket = (dst->bucket + dst->hasher (data, dst->n_buckets));
877
878             if (! (new_bucket < dst->bucket_limit))
879               abort ();
880
881             next = cursor->next;
882
883             if (new_bucket->data)
884               {
885                 /* Merely relink an existing entry, when moving from a
886                    bucket overflow into a bucket overflow.  */
887                 cursor->next = new_bucket->next;
888                 new_bucket->next = cursor;
889               }
890             else
891               {
892                 /* Free an existing entry, when moving from a bucket
893                    overflow into a bucket header.  */
894                 new_bucket->data = data;
895                 dst->n_buckets_used++;
896                 free_entry (dst, cursor);
897               }
898           }
899         /* Now move the bucket head.  Be sure that if we fail due to
900            allocation failure that the src table is in a consistent
901            state.  */
902         data = bucket->data;
903         bucket->next = NULL;
904         if (safe)
905           continue;
906         new_bucket = (dst->bucket + dst->hasher (data, dst->n_buckets));
907
908         if (! (new_bucket < dst->bucket_limit))
909           abort ();
910
911         if (new_bucket->data)
912           {
913             /* Allocate or recycle an entry, when moving from a bucket
914                header into a bucket overflow.  */
915             struct hash_entry *new_entry = allocate_entry (dst);
916
917             if (new_entry == NULL)
918               return false;
919
920             new_entry->data = data;
921             new_entry->next = new_bucket->next;
922             new_bucket->next = new_entry;
923           }
924         else
925           {
926             /* Move from one bucket header to another.  */
927             new_bucket->data = data;
928             dst->n_buckets_used++;
929           }
930         bucket->data = NULL;
931         src->n_buckets_used--;
932       }
933   return true;
934 }
935
936 /* For an already existing hash table, change the number of buckets through
937    specifying CANDIDATE.  The contents of the hash table are preserved.  The
938    new number of buckets is automatically selected so as to _guarantee_ that
939    the table may receive at least CANDIDATE different user entries, including
940    those already in the table, before any other growth of the hash table size
941    occurs.  If TUNING->IS_N_BUCKETS is true, then CANDIDATE specifies the
942    exact number of buckets desired.  Return true iff the rehash succeeded.  */
943
944 bool
945 hash_rehash (Hash_table *table, size_t candidate)
946 {
947   Hash_table storage;
948   Hash_table *new_table;
949   size_t new_size = compute_bucket_size (candidate, table->tuning);
950
951   if (!new_size)
952     return false;
953   if (new_size == table->n_buckets)
954     return true;
955   new_table = &storage;
956   new_table->bucket = calloc (new_size, sizeof *new_table->bucket);
957   if (new_table->bucket == NULL)
958     return false;
959   new_table->n_buckets = new_size;
960   new_table->bucket_limit = new_table->bucket + new_size;
961   new_table->n_buckets_used = 0;
962   new_table->n_entries = 0;
963   new_table->tuning = table->tuning;
964   new_table->hasher = table->hasher;
965   new_table->comparator = table->comparator;
966   new_table->data_freer = table->data_freer;
967
968   /* In order for the transfer to successfully complete, we need
969      additional overflow entries when distinct buckets in the old
970      table collide into a common bucket in the new table.  The worst
971      case possible is a hasher that gives a good spread with the old
972      size, but returns a constant with the new size; if we were to
973      guarantee table->n_buckets_used-1 free entries in advance, then
974      the transfer would be guaranteed to not allocate memory.
975      However, for large tables, a guarantee of no further allocation
976      introduces a lot of extra memory pressure, all for an unlikely
977      corner case (most rehashes reduce, rather than increase, the
978      number of overflow entries needed).  So, we instead ensure that
979      the transfer process can be reversed if we hit a memory
980      allocation failure mid-transfer.  */
981
982   /* Merely reuse the extra old space into the new table.  */
983 #if USE_OBSTACK
984   new_table->entry_stack = table->entry_stack;
985 #endif
986   new_table->free_entry_list = table->free_entry_list;
987
988   if (transfer_entries (new_table, table, false))
989     {
990       /* Entries transferred successfully; tie up the loose ends.  */
991       free (table->bucket);
992       table->bucket = new_table->bucket;
993       table->bucket_limit = new_table->bucket_limit;
994       table->n_buckets = new_table->n_buckets;
995       table->n_buckets_used = new_table->n_buckets_used;
996       table->free_entry_list = new_table->free_entry_list;
997       /* table->n_entries and table->entry_stack already hold their value.  */
998       return true;
999     }
1000
1001   /* We've allocated new_table->bucket (and possibly some entries),
1002      exhausted the free list, and moved some but not all entries into
1003      new_table.  We must undo the partial move before returning
1004      failure.  The only way to get into this situation is if new_table
1005      uses fewer buckets than the old table, so we will reclaim some
1006      free entries as overflows in the new table are put back into
1007      distinct buckets in the old table.
1008
1009      There are some pathological cases where a single pass through the
1010      table requires more intermediate overflow entries than using two
1011      passes.  Two passes give worse cache performance and takes
1012      longer, but at this point, we're already out of memory, so slow
1013      and safe is better than failure.  */
1014   table->free_entry_list = new_table->free_entry_list;
1015   if (! (transfer_entries (table, new_table, true)
1016          && transfer_entries (table, new_table, false)))
1017     abort ();
1018   /* table->n_entries already holds its value.  */
1019   free (new_table->bucket);
1020   return false;
1021 }
1022
1023 /* If ENTRY matches an entry already in the hash table, return the pointer
1024    to the entry from the table.  Otherwise, insert ENTRY and return ENTRY.
1025    Return NULL if the storage required for insertion cannot be allocated.
1026    This implementation does not support duplicate entries or insertion of
1027    NULL.  */
1028
1029 void *
1030 hash_insert (Hash_table *table, const void *entry)
1031 {
1032   void *data;
1033   struct hash_entry *bucket;
1034
1035   /* The caller cannot insert a NULL entry.  */
1036   if (! entry)
1037     abort ();
1038
1039   /* If there's a matching entry already in the table, return that.  */
1040   if ((data = hash_find_entry (table, entry, &bucket, false)) != NULL)
1041     return data;
1042
1043   /* If the growth threshold of the buckets in use has been reached, increase
1044      the table size and rehash.  There's no point in checking the number of
1045      entries:  if the hashing function is ill-conditioned, rehashing is not
1046      likely to improve it.  */
1047
1048   if (table->n_buckets_used
1049       > table->tuning->growth_threshold * table->n_buckets)
1050     {
1051       /* Check more fully, before starting real work.  If tuning arguments
1052          became invalid, the second check will rely on proper defaults.  */
1053       check_tuning (table);
1054       if (table->n_buckets_used
1055           > table->tuning->growth_threshold * table->n_buckets)
1056         {
1057           const Hash_tuning *tuning = table->tuning;
1058           float candidate =
1059             (tuning->is_n_buckets
1060              ? (table->n_buckets * tuning->growth_factor)
1061              : (table->n_buckets * tuning->growth_factor
1062                 * tuning->growth_threshold));
1063
1064           if (SIZE_MAX <= candidate)
1065             return NULL;
1066
1067           /* If the rehash fails, arrange to return NULL.  */
1068           if (!hash_rehash (table, candidate))
1069             return NULL;
1070
1071           /* Update the bucket we are interested in.  */
1072           if (hash_find_entry (table, entry, &bucket, false) != NULL)
1073             abort ();
1074         }
1075     }
1076
1077   /* ENTRY is not matched, it should be inserted.  */
1078
1079   if (bucket->data)
1080     {
1081       struct hash_entry *new_entry = allocate_entry (table);
1082
1083       if (new_entry == NULL)
1084         return NULL;
1085
1086       /* Add ENTRY in the overflow of the bucket.  */
1087
1088       new_entry->data = (void *) entry;
1089       new_entry->next = bucket->next;
1090       bucket->next = new_entry;
1091       table->n_entries++;
1092       return (void *) entry;
1093     }
1094
1095   /* Add ENTRY right in the bucket head.  */
1096
1097   bucket->data = (void *) entry;
1098   table->n_entries++;
1099   table->n_buckets_used++;
1100
1101   return (void *) entry;
1102 }
1103
1104 /* If ENTRY is already in the table, remove it and return the just-deleted
1105    data (the user may want to deallocate its storage).  If ENTRY is not in the
1106    table, don't modify the table and return NULL.  */
1107
1108 void *
1109 hash_delete (Hash_table *table, const void *entry)
1110 {
1111   void *data;
1112   struct hash_entry *bucket;
1113
1114   data = hash_find_entry (table, entry, &bucket, true);
1115   if (!data)
1116     return NULL;
1117
1118   table->n_entries--;
1119   if (!bucket->data)
1120     {
1121       table->n_buckets_used--;
1122
1123       /* If the shrink threshold of the buckets in use has been reached,
1124          rehash into a smaller table.  */
1125
1126       if (table->n_buckets_used
1127           < table->tuning->shrink_threshold * table->n_buckets)
1128         {
1129           /* Check more fully, before starting real work.  If tuning arguments
1130              became invalid, the second check will rely on proper defaults.  */
1131           check_tuning (table);
1132           if (table->n_buckets_used
1133               < table->tuning->shrink_threshold * table->n_buckets)
1134             {
1135               const Hash_tuning *tuning = table->tuning;
1136               size_t candidate =
1137                 (tuning->is_n_buckets
1138                  ? table->n_buckets * tuning->shrink_factor
1139                  : (table->n_buckets * tuning->shrink_factor
1140                     * tuning->growth_threshold));
1141
1142               if (!hash_rehash (table, candidate))
1143                 {
1144                   /* Failure to allocate memory in an attempt to
1145                      shrink the table is not fatal.  But since memory
1146                      is low, we can at least be kind and free any
1147                      spare entries, rather than keeping them tied up
1148                      in the free entry list.  */
1149 #if ! USE_OBSTACK
1150                   struct hash_entry *cursor = table->free_entry_list;
1151                   struct hash_entry *next;
1152                   while (cursor)
1153                     {
1154                       next = cursor->next;
1155                       free (cursor);
1156                       cursor = next;
1157                     }
1158                   table->free_entry_list = NULL;
1159 #endif
1160                 }
1161             }
1162         }
1163     }
1164
1165   return data;
1166 }
1167
1168 /* Testing.  */
1169
1170 #if TESTING
1171
1172 void
1173 hash_print (const Hash_table *table)
1174 {
1175   struct hash_entry *bucket = (struct hash_entry *) table->bucket;
1176
1177   for ( ; bucket < table->bucket_limit; bucket++)
1178     {
1179       struct hash_entry *cursor;
1180
1181       if (bucket)
1182         printf ("%lu:\n", (unsigned long int) (bucket - table->bucket));
1183
1184       for (cursor = bucket; cursor; cursor = cursor->next)
1185         {
1186           char const *s = cursor->data;
1187           /* FIXME */
1188           if (s)
1189             printf ("  %s\n", s);
1190         }
1191     }
1192 }
1193
1194 #endif /* TESTING */