]> sjero.net Git - wget/blobdiff - src/hash.c
[svn] Don't cast return type of malloc/realloc. Assume ANSI C signal handlers.
[wget] / src / hash.c
index ed8cac1e3c3f086c1eb09271a11af7e5b3027ca7..ec9b7b5461d26e6b905b8851cf44d42355dae38f 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Hash tables.
-   Copyright (C) 2000, 2001 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2000-2003 Free Software Foundation, Inc.
 
 This file is part of GNU Wget.
 
@@ -27,95 +27,69 @@ modify this file, you may extend this exception to your version of the
 file, but you are not obligated to do so.  If you do not wish to do
 so, delete this exception statement from your version.  */
 
+/* With -DSTANDALONE, this file can be compiled outside Wget source
+   tree.  To test, also use -DTEST.  */
+
 #ifdef HAVE_CONFIG_H
 # include <config.h>
 #endif
 
-#ifdef HAVE_STRING_H
-# include <string.h>
-#else
-# include <strings.h>
-#endif /* HAVE_STRING_H */
+#include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <assert.h>
+#include <string.h>
+#include <limits.h>
 
-#include "wget.h"
-#include "utils.h"
-
-#include "hash.h"
-
-#ifdef STANDALONE
-# undef xmalloc
-# undef xrealloc
-# undef xfree
-
+#ifndef STANDALONE
+/* Get Wget's utility headers. */
+# include "wget.h"
+# include "utils.h"
+#else
+/* Make do without them. */
+# define xnew(x) xmalloc (sizeof (x))
+# define xnew_array(type, x) xmalloc (sizeof (type) * (x))
 # define xmalloc malloc
-# define xrealloc realloc
 # define xfree free
-
-# undef TOLOWER
+# define countof(x) (sizeof (x) / sizeof ((x)[0]))
 # define TOLOWER(x) ('A' <= (x) && (x) <= 'Z' ? (x) - 32 : (x))
 #endif
 
-/* INTERFACE:
-
-   Hash tables are an implementation technique used to implement
-   mapping between objects.  Assuming a good hashing function is used,
-   they provide near-constant-time access and storing of information.
-   Duplicate keys are not allowed.
-
-   This file defines the following entry points: hash_table_new
-   creates a hash table, and hash_table_destroy deletes it.
-   hash_table_put establishes a mapping between a key and a value.
-   hash_table_get retrieves the value that corresponds to a key.
-   hash_table_contains queries whether a key is stored in a table at
-   all.  hash_table_remove removes a mapping that corresponds to a
-   key.  hash_table_map allows you to map through all the entries in a
-   hash table.  hash_table_clear clears all the entries from the hash
-   table.
-
-   The number of mappings in a table is not limited, except by the
-   amount of memory.  As you add new elements to a table, it regrows
-   as necessary.  If you have an idea about how many elements you will
-   store, you can provide a hint to hash_table_new().
-
-   The hashing and equality functions depend on the type of key and
-   are normally provided by the user.  For the special (and frequent)
-   case of using string keys, you can use the pre-canned
-   make_string_hash_table(), which provides an efficient string
-   hashing function, and a string equality wrapper around strcmp().
-
-   When specifying your hash and test functions, make sure the
-   following holds true:
-
-   - The test function returns non-zero for keys that are considered
-     "equal", zero otherwise.
-
-   - The hash function returns a number that represents the
-     "distinctness" of the object.  In more precise terms, it means
-     that for any two objects that test "equal" under the test
-     function, the hash function MUST produce the same result.
-
-     This does not mean that each distinct object must produce a
-     distinct value, only that non-distinct objects must produce the
-     same values!  For instance, a hash function that returns 0 for
-     any given object is a perfectly valid (albeit extremely bad) hash
-     function.  A hash function that hashes a string by adding up all
-     its characters is another example of a valid (but quite bad) hash
-     function.
+#include "hash.h"
 
-     The above stated rule is quite easy to enforce.  For example, if
-     your testing function compares strings case-insensitively, all
-     your function needs to do is lower-case the string characters
-     before calculating a hash.  That way you have easily guaranteed
-     that case differences will not result in a different hash.
+/* INTERFACE:
 
-   - If you care about performance, choose a hash function with as
-     good "spreading" as possible.  A good hash function will react to
-     even a small change in its input with a completely different
-     resulting hash.  Finally, don't make the hash function itself
-     overly slow, because you'll be incurring a non-negligible
-     overhead to reads and writes to the hash table.
+   Hash tables are a technique used to implement mapping between
+   objects with near-constant-time access and storage.  The table
+   associates keys to values, and a value can be very quickly
+   retrieved by providing the key.  Fast lookup tables are typically
+   implemented as hash tables.
+
+   The entry points are
+     hash_table_new       -- creates the table.
+     hash_table_destroy   -- destroys the table.
+     hash_table_put       -- establishes or updates key->value mapping.
+     hash_table_get       -- retrieves value of key.
+     hash_table_get_pair  -- get key/value pair for key.
+     hash_table_contains  -- test whether the table contains key.
+     hash_table_remove    -- remove the key->value mapping for key.
+     hash_table_map       -- iterate through table mappings.
+     hash_table_clear     -- clear hash table contents.
+     hash_table_count     -- return the number of entries in the table.
+
+   The hash table grows internally as new entries are added and is not
+   limited in size, except by available memory.  The table doubles
+   with each resize, which ensures that the amortized time per
+   operation remains constant.
+
+   By default, tables created by hash_table_new consider the keys to
+   be equal if their pointer values are the same.  You can use
+   make_string_hash_table to create tables whose keys are considered
+   equal if their string contents are the same.  In the general case,
+   the criterion of equality used to compare keys is specified at
+   table creation time with two callback functions, "hash" and "test".
+   The hash function transforms the key into an arbitrary number that
+   must be the same for two equal keys.  The test function accepts two
+   keys and returns non-zero if they are to be considered equal.
 
    Note that neither keys nor values are copied when inserted into the
    hash table, so they must exist for the lifetime of the table.  This
@@ -125,25 +99,31 @@ so, delete this exception statement from your version.  */
 
 /* IMPLEMENTATION:
 
-   All the hash mappings (key-value pairs of pointers) are stored in a
-   contiguous array.  The position of each mapping is determined by
-   the hash value of its key and the size of the table: location :=
-   hash(key) % size.  If two different keys end up on the same
-   position (hash collision), the one that came second is placed at
-   the next empty position following the occupied place.  This
-   collision resolution technique is called "linear probing".
+   The hash table is implemented as an open-addressed table with
+   linear probing collision resolution.
+
+   The above means that all the hash entries (pairs of pointers, key
+   and value) are stored in a contiguous array.  The position of each
+   mapping is determined by the hash value of its key and the size of
+   the table: location := hash(key) % size.  If two different keys end
+   up on the same position (collide), the one that came second is
+   placed at the next empty position following the occupied place.
+   This collision resolution technique is called "linear probing".
 
-   There are more advanced collision resolution mechanisms (quadratic
+   There are more advanced collision resolution methods (quadratic
    probing, double hashing), but we don't use them because they incur
-   more non-sequential access to the array, which results in worse
+   more non-sequential access to the array, which results in worse CPU
    cache behavior.  Linear probing works well as long as the
-   fullness/size ratio is kept below 75%.  We make sure to regrow or
-   rehash the hash table whenever this threshold is exceeded.
+   count/size ratio (fullness) is kept below 75%.  We make sure to
+   grow and rehash the table whenever this threshold is exceeded.
 
-   Collisions make deletion tricky because finding collisions again
-   relies on new empty spots not being created.  That's why
-   hash_table_remove is careful to rehash the mappings that follow the
-   deleted one.  */
+   Collisions make deletion tricky because clearing a position
+   followed by a colliding entry would make the position seem empty
+   and the colliding entry not found.  One solution is to leave a
+   "tombstone" instead of clearing the entry, and another is to
+   carefully rehash the entries immediately following the deleted one.
+   We use the latter method because it results in less bookkeeping and
+   faster retrieval at the (slight) expense of deletion.  */
 
 /* Maximum allowed fullness: when hash table's fullness exceeds this
    value, the table is resized.  */
@@ -159,26 +139,42 @@ struct mapping {
   void *value;
 };
 
+typedef unsigned long (*hashfun_t) (const void *);
+typedef int (*testfun_t) (const void *, const void *);
+
 struct hash_table {
-  unsigned long (*hash_function) PARAMS ((const void *));
-  int (*test_function) PARAMS ((const void *, const void *));
+  hashfun_t hash_function;
+  testfun_t test_function;
 
-  int size;                    /* size of the array */
-  int count;                   /* number of non-empty, non-deleted
-                                   fields. */
+  struct mapping *mappings;    /* pointer to the table entries. */
+  int size;                    /* size of the array. */
 
+  int count;                   /* number of non-empty entries. */
   int resize_threshold;                /* after size exceeds this number of
                                   entries, resize the table.  */
   int prime_offset;            /* the offset of the current prime in
                                   the prime table. */
-
-  struct mapping *mappings;    /* the array of mapping pairs. */
 };
 
-/* We use all-bit-set marker to mean that a mapping is empty.  It is
-   (hopefully) illegal as a pointer, and it allows the users to use
-   NULL (as well as any non-negative integer) as key.  */
-#define NON_EMPTY(mp) (mp->key != (void *)~(unsigned long)0)
+/* We use the all-bits-set constant (INVALID_PTR) marker to mean that
+   a mapping is empty.  It is unaligned and therefore illegal as a
+   pointer.  INVALID_PTR_BYTE (0xff) is the one-byte value used to
+   initialize the mappings array as empty.
+
+   The all-bits-set value is a better choice than NULL because it
+   allows the use of NULL/0 keys.  Since the keys are either integers
+   or pointers, the only key that cannot be used is the integer value
+   -1.  This is acceptable because it still allows the use of
+   nonnegative integer keys.  */
+
+#define INVALID_PTR ((void *) ~0UL)
+#ifndef UCHAR_MAX
+# define UCHAR_MAX 0xff
+#endif
+#define INVALID_PTR_BYTE UCHAR_MAX
+
+#define NON_EMPTY(mp) ((mp)->key != INVALID_PTR)
+#define MARK_AS_EMPTY(mp) ((mp)->key = INVALID_PTR)
 
 /* "Next" mapping is the mapping after MP, but wrapping back to
    MAPPINGS when MP would reach MAPPINGS+SIZE.  */
@@ -189,27 +185,23 @@ struct hash_table {
 #define LOOP_NON_EMPTY(mp, mappings, size)                             \
   for (; NON_EMPTY (mp); mp = NEXT_MAPPING (mp, mappings, size))
 
-/* #### We might want to multiply with the "golden ratio" here to get
-   better randomness for keys that do not result from a good hash
-   function.  This is currently not a problem in Wget because we only
-   use the string hash tables.  */
-
-#define HASH_POSITION(ht, key) (ht->hash_function (key) % ht->size)
+/* Return the position of KEY in hash table SIZE large, hash function
+   being HASHFUN.  */
+#define HASH_POSITION(key, hashfun, size) ((hashfun) (key) % size)
 
-/* Find a prime near, but greather than or equal to SIZE.  Of course,
-   the primes are not calculated, but looked up from a table.  The
-   table does not contain all primes in range, just a selection useful
+/* Find a prime near, but greather than or equal to SIZE.  The primes
+   are looked up from a table with a selection of primes convenient
    for this purpose.
 
-   PRIME_OFFSET is a minor optimization: if specified, it starts the
-   search for the prime number beginning with the specific offset in
-   the prime number table.  The final offset is stored in the same
-   variable.  */
+   PRIME_OFFSET is a minor optimization: it specifies start position
+   for the search for the large enough prime.  The final offset is
+   stored in the same variable.  That way the list of primes does not
+   have to be scanned from the beginning each time around.  */
 
 static int
 prime_size (int size, int *prime_offset)
 {
-  static const unsigned long primes [] = {
+  static const int primes[] = {
     13, 19, 29, 41, 59, 79, 107, 149, 197, 263, 347, 457, 599, 787, 1031,
     1361, 1777, 2333, 3037, 3967, 5167, 6719, 8737, 11369, 14783,
     19219, 24989, 32491, 42257, 54941, 71429, 92861, 120721, 156941,
@@ -218,12 +210,11 @@ prime_size (int size, int *prime_offset)
     10445899, 13579681, 17653589, 22949669, 29834603, 38784989,
     50420551, 65546729, 85210757, 110774011, 144006217, 187208107,
     243370577, 316381771, 411296309, 534685237, 695090819, 903618083,
-    1174703521, 1527114613, 1985248999,
-    (unsigned long)0x99d43ea5, (unsigned long)0xc7fa5177
+    1174703521, 1527114613, 1837299131, 2147483647
   };
-  int i = *prime_offset;
+  int i;
 
-  for (; i < countof (primes); i++)
+  for (i = *prime_offset; i < countof (primes); i++)
     if (primes[i] >= size)
       {
        /* Set the offset to the next prime.  That is safe because,
@@ -236,11 +227,9 @@ prime_size (int size, int *prime_offset)
       }
 
   abort ();
-  return 0;
 }
 
-static unsigned long ptrhash PARAMS ((const void *));
-static int ptrcmp PARAMS ((const void *, const void *));
+static int cmp_pointer (const void *, const void *);
 
 /* Create a hash table with hash function HASH_FUNCTION and test
    function TEST_FUNCTION.  The table is empty (its count is 0), but
@@ -258,9 +247,13 @@ static int ptrcmp PARAMS ((const void *, const void *));
    used as size unchanged.  To start with a small table that grows as
    needed, simply specify zero ITEMS.
 
-   If HASH_FUNCTION is not provided, identity table is assumed,
-   i.e. key pointers are compared as keys.  If you want strings with
-   equal contents to hash the same, use make_string_hash_table.  */
+   If hash and test callbacks are not specified, identity mapping is
+   assumed, i.e. pointer values are used for key comparison.  (Common
+   Lisp calls such tables EQ hash tables, and Java calls them
+   IdentityHashMaps.)  If your keys require different comparison,
+   specify hash and test functions.  For easy use of C strings as hash
+   keys, you can use the convenience functions make_string_hash_table
+   and make_nocase_string_hash_table.  */
 
 struct hash_table *
 hash_table_new (int items,
@@ -270,8 +263,8 @@ hash_table_new (int items,
   int size;
   struct hash_table *ht = xnew (struct hash_table);
 
-  ht->hash_function = hash_function ? hash_function : ptrhash;
-  ht->test_function = test_function ? test_function : ptrcmp;
+  ht->hash_function = hash_function ? hash_function : hash_pointer;
+  ht->test_function = test_function ? test_function : cmp_pointer;
 
   /* If the size of struct hash_table ever becomes a concern, this
      field can go.  (Wget doesn't create many hashes.)  */
@@ -286,9 +279,10 @@ hash_table_new (int items,
   /*assert (ht->resize_threshold >= items);*/
 
   ht->mappings = xnew_array (struct mapping, ht->size);
+
   /* Mark mappings as empty.  We use 0xff rather than 0 to mark empty
-     keys because it allows us to store NULL keys to the table.  */
-  memset (ht->mappings, 255, size * sizeof (struct mapping));
+     keys because it allows us to use NULL/0 as keys.  */
+  memset (ht->mappings, INVALID_PTR_BYTE, size * sizeof (struct mapping));
 
   ht->count = 0;
 
@@ -313,8 +307,8 @@ find_mapping (const struct hash_table *ht, const void *key)
 {
   struct mapping *mappings = ht->mappings;
   int size = ht->size;
-  struct mapping *mp = mappings + HASH_POSITION (ht, key);
-  int (*equals) PARAMS ((const void *, const void *)) = ht->test_function;
+  struct mapping *mp = mappings + HASH_POSITION (key, ht->hash_function, size);
+  testfun_t equals = ht->test_function;
 
   LOOP_NON_EMPTY (mp, mappings, size)
     if (equals (key, mp->key))
@@ -374,6 +368,7 @@ hash_table_contains (const struct hash_table *ht, const void *key)
 static void
 grow_hash_table (struct hash_table *ht)
 {
+  hashfun_t hasher = ht->hash_function;
   struct mapping *old_mappings = ht->mappings;
   struct mapping *old_end      = ht->mappings + ht->size;
   struct mapping *mp, *mappings;
@@ -391,16 +386,17 @@ grow_hash_table (struct hash_table *ht)
   ht->resize_threshold = newsize * HASH_MAX_FULLNESS;
 
   mappings = xnew_array (struct mapping, newsize);
-  memset (mappings, 255, newsize * sizeof (struct mapping));
+  memset (mappings, INVALID_PTR_BYTE, newsize * sizeof (struct mapping));
   ht->mappings = mappings;
 
   for (mp = old_mappings; mp < old_end; mp++)
     if (NON_EMPTY (mp))
       {
-       struct mapping *new_mp = mappings + HASH_POSITION (ht, mp->key);
+       struct mapping *new_mp;
        /* We don't need to test for uniqueness of keys because they
           come from the hash table and are therefore known to be
           unique.  */
+       new_mp = mappings + HASH_POSITION (mp->key, hasher, newsize);
        LOOP_NON_EMPTY (new_mp, mappings, newsize)
          ;
        *new_mp = *mp;
@@ -451,23 +447,24 @@ hash_table_remove (struct hash_table *ht, const void *key)
     {
       int size = ht->size;
       struct mapping *mappings = ht->mappings;
+      hashfun_t hasher = ht->hash_function;
 
-      mp->key = NULL;
+      MARK_AS_EMPTY (mp);
       --ht->count;
 
       /* Rehash all the entries following MP.  The alternative
         approach is to mark the entry as deleted, i.e. create a
-        "tombstone".  That makes remove faster, but leaves a lot of
+        "tombstone".  That speeds up removal, but leaves a lot of
         garbage and slows down hash_table_get and hash_table_put.  */
 
       mp = NEXT_MAPPING (mp, mappings, size);
       LOOP_NON_EMPTY (mp, mappings, size)
        {
          const void *key2 = mp->key;
-         struct mapping *mp_new = mappings + HASH_POSITION (ht, key2);
+         struct mapping *mp_new;
 
          /* Find the new location for the key. */
-
+         mp_new = mappings + HASH_POSITION (key2, hasher, size);
          LOOP_NON_EMPTY (mp_new, mappings, size)
            if (key2 == mp_new->key)
              /* The mapping MP (key2) is already where we want it (in
@@ -475,7 +472,7 @@ hash_table_remove (struct hash_table *ht, const void *key)
              goto next_rehash;
 
          *mp_new = *mp;
-         mp->key = NULL;
+         MARK_AS_EMPTY (mp);
 
        next_rehash:
          ;
@@ -491,7 +488,7 @@ hash_table_remove (struct hash_table *ht, const void *key)
 void
 hash_table_clear (struct hash_table *ht)
 {
-  memset (ht->mappings, '\0', ht->size * sizeof (struct mapping));
+  memset (ht->mappings, INVALID_PTR_BYTE, ht->size * sizeof (struct mapping));
   ht->count = 0;
 }
 
@@ -540,6 +537,38 @@ hash_table_count (const struct hash_table *ht)
    don't strictly belong to this file.  However, this is as good a
    place for them as any.  */
 
+/* Guidelines for creating custom hash and test functions:
+
+   - The test function returns non-zero for keys that are considered
+     "equal", zero otherwise.
+
+   - The hash function returns a number that represents the
+     "distinctness" of the object.  In more precise terms, it means
+     that for any two objects that test "equal" under the test
+     function, the hash function MUST produce the same result.
+
+     This does not mean that all different objects must produce
+     different values (that would be "perfect" hashing), only that
+     non-distinct objects must produce the same values!  For instance,
+     a hash function that returns 0 for any given object is a
+     perfectly valid (albeit extremely bad) hash function.  A hash
+     function that hashes a string by adding up all its characters is
+     another example of a valid (but quite bad) hash function.
+
+     It is not hard to make hash and test functions agree about
+     equality.  For example, if the test function compares strings
+     case-insensitively, the hash function can lower-case the
+     characters when calculating the hash value.  That ensures that
+     two strings differing only in case will hash the same.
+
+   - If you care about performance, choose a hash function with as
+     good "spreading" as possible.  A good hash function will use all
+     the bits of the input when calculating the hash, and will react
+     to even small changes in input with a completely different
+     output.  Finally, don't make the hash function itself overly
+     slow, because you'll be incurring a non-negligible overhead to
+     all hash table operations.  */
+
 /*
  * Support for hash tables whose keys are strings.
  *
@@ -551,8 +580,8 @@ hash_table_count (const struct hash_table *ht)
    We used to use the popular hash function from the Dragon Book, but
    this one seems to perform much better.  */
 
-unsigned long
-string_hash (const void *key)
+static unsigned long
+hash_string (const void *key)
 {
   const char *p = key;
   unsigned int h = *p;
@@ -566,8 +595,8 @@ string_hash (const void *key)
 
 /* Frontend for strcmp usable for hash tables. */
 
-int
-string_cmp (const void *s1, const void *s2)
+static int
+cmp_string (const void *s1, const void *s2)
 {
   return !strcmp ((const char *)s1, (const char *)s2);
 }
@@ -578,7 +607,7 @@ string_cmp (const void *s1, const void *s2)
 struct hash_table *
 make_string_hash_table (int items)
 {
-  return hash_table_new (items, string_hash, string_cmp);
+  return hash_table_new (items, hash_string, cmp_string);
 }
 
 /*
@@ -587,10 +616,10 @@ make_string_hash_table (int items)
  *
  */
 
-/* Like string_hash, but produce the same hash regardless of the case. */
+/* Like hash_string, but produce the same hash regardless of the case. */
 
 static unsigned long
-string_hash_nocase (const void *key)
+hash_string_nocase (const void *key)
 {
   const char *p = key;
   unsigned int h = TOLOWER (*p);
@@ -616,15 +645,18 @@ string_cmp_nocase (const void *s1, const void *s2)
 struct hash_table *
 make_nocase_string_hash_table (int items)
 {
-  return hash_table_new (items, string_hash_nocase, string_cmp_nocase);
+  return hash_table_new (items, hash_string_nocase, string_cmp_nocase);
 }
 
-/* Hashing of pointers.  Used for hash tables that are keyed by
-   pointer identity.  (Common Lisp calls them EQ hash tables, and Java
-   calls them IdentityHashMaps.)  */
+/* Hashing of numeric values, such as pointers and integers.
 
-static unsigned long
-ptrhash (const void *ptr)
+   This implementation is the Robert Jenkins' 32 bit Mix Function,
+   with a simple adaptation for 64-bit values.  It offers excellent
+   spreading of values and doesn't need to know the hash table size to
+   work (unlike the very popular Knuth's multiplication hash).  */
+
+unsigned long
+hash_pointer (const void *ptr)
 {
   unsigned long key = (unsigned long)ptr;
   key += (key << 12);
@@ -649,12 +681,12 @@ ptrhash (const void *ptr)
 }
 
 static int
-ptrcmp (const void *ptr1, const void *ptr2)
+cmp_pointer (const void *ptr1, const void *ptr2)
 {
   return ptr1 == ptr2;
 }
 \f
-#ifdef STANDALONE
+#ifdef TEST
 
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
@@ -708,4 +740,4 @@ main (void)
 #endif
   return 0;
 }
-#endif
+#endif /* TEST */