Import hashtable files from URCU upstream git
[lttng-tools.git] / hashtable / hash.c
diff --git a/hashtable/hash.c b/hashtable/hash.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a3a3152
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,453 @@
+/*
+ * Copyright (C) - Bob Jenkins, May 2006, Public Domain.
+ * Copyright (C) 2011 - David Goulet <david.goulet@polymtl.ca>
+ *
+ * These are functions for producing 32-bit hashes for hash table lookup.
+ * hashword(), hashlittle(), hashlittle2(), hashbig(), mix(), and final() are
+ * externally useful functions.  Routines to test the hash are included if
+ * SELF_TEST is defined.  You can use this free for any purpose.  It's in the
+ * public domain.  It has no warranty.
+ *
+ * You probably want to use hashlittle().  hashlittle() and hashbig() hash byte
+ * arrays.  hashlittle() is is faster than hashbig() on little-endian machines.
+ * Intel and AMD are little-endian machines.  On second thought, you probably
+ * want hashlittle2(), which is identical to hashlittle() except it returns two
+ * 32-bit hashes for the price of one.  You could implement hashbig2() if you
+ * wanted but I haven't bothered here.
+ *
+ * If you want to find a hash of, say, exactly 7 integers, do
+ *   a = i1;  b = i2;  c = i3;
+ *   mix(a,b,c);
+ *   a += i4; b += i5; c += i6;
+ *   mix(a,b,c);
+ *   a += i7;
+ *   final(a,b,c);
+ * then use c as the hash value.  If you have a variable length array of
+ * 4-byte integers to hash, use hashword().  If you have a byte array (like
+ * a character string), use hashlittle().  If you have several byte arrays, or
+ * a mix of things, see the comments above hashlittle().
+ *
+ * Why is this so big?  I read 12 bytes at a time into 3 4-byte integers, then
+ * mix those integers.  This is fast (you can do a lot more thorough mixing
+ * with 12*3 instructions on 3 integers than you can with 3 instructions on 1
+ * byte), but shoehorning those bytes into integers efficiently is messy.
+ */
+
+#include <stdio.h>      /* defines printf for tests */
+#include <time.h>       /* defines time_t for timings in the test */
+#include <stdint.h>     /* defines uint32_t etc */
+#include <sys/param.h>  /* attempt to define endianness */
+#include <endian.h>    /* attempt to define endianness */
+#include <string.h>
+#include <assert.h>
+
+/*
+ * My best guess at if you are big-endian or little-endian.  This may
+ * need adjustment.
+ */
+#if (defined(__BYTE_ORDER) && defined(__LITTLE_ENDIAN) && \
+     __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN) || \
+    (defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__i486__) || \
+     defined(__i586__) || defined(__i686__) || defined(vax) || defined(MIPSEL))
+# define HASH_LITTLE_ENDIAN 1
+# define HASH_BIG_ENDIAN 0
+#elif (defined(__BYTE_ORDER) && defined(__BIG_ENDIAN) && \
+       __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN) || \
+      (defined(sparc) || defined(POWERPC) || defined(mc68000) || defined(sel))
+# define HASH_LITTLE_ENDIAN 0
+# define HASH_BIG_ENDIAN 1
+#else
+# define HASH_LITTLE_ENDIAN 0
+# define HASH_BIG_ENDIAN 0
+#endif
+
+#define hashsize(n) ((uint32_t)1<<(n))
+#define hashmask(n) (hashsize(n)-1)
+#define rot(x,k) (((x)<<(k)) | ((x)>>(32-(k))))
+
+/*
+ * mix -- mix 3 32-bit values reversibly.
+ *
+ * This is reversible, so any information in (a,b,c) before mix() is
+ * still in (a,b,c) after mix().
+ *
+ * If four pairs of (a,b,c) inputs are run through mix(), or through
+ * mix() in reverse, there are at least 32 bits of the output that
+ * are sometimes the same for one pair and different for another pair.
+ * This was tested for:
+ * * pairs that differed by one bit, by two bits, in any combination
+ *   of top bits of (a,b,c), or in any combination of bottom bits of
+ *   (a,b,c).
+ * * "differ" is defined as +, -, ^, or ~^.  For + and -, I transformed
+ *   the output delta to a Gray code (a^(a>>1)) so a string of 1's (as
+ *   is commonly produced by subtraction) look like a single 1-bit
+ *   difference.
+ * * the base values were pseudorandom, all zero but one bit set, or
+ *   all zero plus a counter that starts at zero.
+ *
+ * Some k values for my "a-=c; a^=rot(c,k); c+=b;" arrangement that
+ * satisfy this are
+ *     4  6  8 16 19  4
+ *     9 15  3 18 27 15
+ *    14  9  3  7 17  3
+ * Well, "9 15 3 18 27 15" didn't quite get 32 bits diffing
+ * for "differ" defined as + with a one-bit base and a two-bit delta.  I
+ * used http://burtleburtle.net/bob/hash/avalanche.html to choose
+ * the operations, constants, and arrangements of the variables.
+ *
+ * This does not achieve avalanche.  There are input bits of (a,b,c)
+ * that fail to affect some output bits of (a,b,c), especially of a.  The
+ * most thoroughly mixed value is c, but it doesn't really even achieve
+ * avalanche in c.
+ *
+ * This allows some parallelism.  Read-after-writes are good at doubling
+ * the number of bits affected, so the goal of mixing pulls in the opposite
+ * direction as the goal of parallelism.  I did what I could.  Rotates
+ * seem to cost as much as shifts on every machine I could lay my hands
+ * on, and rotates are much kinder to the top and bottom bits, so I used
+ * rotates.
+ */
+#define mix(a,b,c) \
+{ \
+  a -= c;  a ^= rot(c, 4);  c += b; \
+  b -= a;  b ^= rot(a, 6);  a += c; \
+  c -= b;  c ^= rot(b, 8);  b += a; \
+  a -= c;  a ^= rot(c,16);  c += b; \
+  b -= a;  b ^= rot(a,19);  a += c; \
+  c -= b;  c ^= rot(b, 4);  b += a; \
+}
+
+/*
+ * final -- final mixing of 3 32-bit values (a,b,c) into c
+ *
+ * Pairs of (a,b,c) values differing in only a few bits will usually
+ * produce values of c that look totally different.  This was tested for
+ * * pairs that differed by one bit, by two bits, in any combination
+ *   of top bits of (a,b,c), or in any combination of bottom bits of
+ *   (a,b,c).
+ * * "differ" is defined as +, -, ^, or ~^.  For + and -, I transformed
+ *   the output delta to a Gray code (a^(a>>1)) so a string of 1's (as
+ *   is commonly produced by subtraction) look like a single 1-bit
+ *   difference.
+ * * the base values were pseudorandom, all zero but one bit set, or
+ *   all zero plus a counter that starts at zero.
+ *
+ * These constants passed:
+ *  14 11 25 16 4 14 24
+ *  12 14 25 16 4 14 24
+ * and these came close:
+ *   4  8 15 26 3 22 24
+ *  10  8 15 26 3 22 24
+ *  11  8 15 26 3 22 24
+ */
+#define final(a,b,c) \
+{ \
+  c ^= b; c -= rot(b,14); \
+  a ^= c; a -= rot(c,11); \
+  b ^= a; b -= rot(a,25); \
+  c ^= b; c -= rot(b,16); \
+  a ^= c; a -= rot(c,4);  \
+  b ^= a; b -= rot(a,14); \
+  c ^= b; c -= rot(b,24); \
+}
+
+/*
+ * hashword2() -- same as hashword(), but take two seeds and return two 32-bit
+ * values.  pc and pb must both be nonnull, and *pc and *pb must both be
+ * initialized with seeds.  If you pass in (*pb)==0, the output (*pc) will be
+ * the same as the return value from hashword().
+ */
+static void hashword2(const uint32_t *k, size_t length,
+               uint32_t *pc, uint32_t *pb)
+{
+       uint32_t a, b, c;
+
+       /* Set up the internal state */
+       a = b = c = 0xdeadbeef + ((uint32_t) (length << 2)) + *pc;
+       c += *pb;
+
+       while (length > 3) {
+               a += k[0];
+               b += k[1];
+               c += k[2];
+               mix(a, b, c);
+               length -= 3;
+               k += 3;
+       }
+
+       switch (length) {
+       case 3 :
+               c += k[2];
+       case 2 :
+               b += k[1];
+       case 1 :
+               a += k[0];
+               final(a, b, c);
+       case 0:     /* case 0: nothing left to add */
+               break;
+       }
+
+       *pc = c;
+       *pb = b;
+}
+
+/*
+ * hashlittle() -- hash a variable-length key into a 32-bit value
+ *   k       : the key (the unaligned variable-length array of bytes)
+ *   length  : the length of the key, counting by bytes
+ *   initval : can be any 4-byte value
+ * Returns a 32-bit value.  Every bit of the key affects every bit of
+ * the return value.  Two keys differing by one or two bits will have
+ * totally different hash values.
+ *
+ * The best hash table sizes are powers of 2.  There is no need to do
+ * mod a prime (mod is sooo slow!).  If you need less than 32 bits,
+ * use a bitmask.  For example, if you need only 10 bits, do
+ *   h = (h & hashmask(10));
+ * In which case, the hash table should have hashsize(10) elements.
+ *
+ * If you are hashing n strings (uint8_t **)k, do it like this:
+ *   for (i=0, h=0; i<n; ++i) h = hashlittle( k[i], len[i], h);
+ *
+ * By Bob Jenkins, 2006.  bob_jenkins@burtleburtle.net.  You may use this
+ * code any way you wish, private, educational, or commercial.  It's free.
+ *
+ * Use for hash table lookup, or anything where one collision in 2^^32 is
+ * acceptable.  Do NOT use for cryptographic purposes.
+ */
+
+static uint32_t hashlittle(const void *key, size_t length, uint32_t initval)
+{
+       uint32_t a,b,c;
+       union {
+               const void *ptr;
+               size_t i;
+       } u;     /* needed for Mac Powerbook G4 */
+
+       /* Set up the internal state */
+       a = b = c = 0xdeadbeef + ((uint32_t)length) + initval;
+
+       u.ptr = key;
+       if (HASH_LITTLE_ENDIAN && ((u.i & 0x3) == 0)) {
+               const uint32_t *k = (const uint32_t *)key;         /* read 32-bit chunks */
+
+               /*------ all but last block: aligned reads and affect 32 bits of (a,b,c) */
+               while (length > 12) {
+                       a += k[0];
+                       b += k[1];
+                       c += k[2];
+                       mix(a,b,c);
+                       length -= 12;
+                       k += 3;
+               }
+
+               /*
+                * "k[2]&0xffffff" actually reads beyond the end of the string, but
+                * then masks off the part it's not allowed to read.  Because the
+                * string is aligned, the masked-off tail is in the same word as the
+                * rest of the string.  Every machine with memory protection I've seen
+                * does it on word boundaries, so is OK with this.  But VALGRIND will
+                * still catch it and complain.  The masking trick does make the hash
+                * noticably faster for short strings (like English words).
+                */
+#ifndef VALGRIND
+
+               switch (length) {
+               case 12: c+=k[2]; b+=k[1]; a+=k[0]; break;
+               case 11: c+=k[2]&0xffffff; b+=k[1]; a+=k[0]; break;
+               case 10: c+=k[2]&0xffff; b+=k[1]; a+=k[0]; break;
+               case 9 : c+=k[2]&0xff; b+=k[1]; a+=k[0]; break;
+               case 8 : b+=k[1]; a+=k[0]; break;
+               case 7 : b+=k[1]&0xffffff; a+=k[0]; break;
+               case 6 : b+=k[1]&0xffff; a+=k[0]; break;
+               case 5 : b+=k[1]&0xff; a+=k[0]; break;
+               case 4 : a+=k[0]; break;
+               case 3 : a+=k[0]&0xffffff; break;
+               case 2 : a+=k[0]&0xffff; break;
+               case 1 : a+=k[0]&0xff; break;
+               case 0 : return c;              /* zero length strings require no mixing */
+               }
+#else /* make valgrind happy */
+               const uint8_t *k8;
+
+               k8 = (const uint8_t *)k;
+               switch (length) {
+               case 12: c+=k[2]; b+=k[1]; a+=k[0]; break;
+               case 11: c+=((uint32_t)k8[10])<<16;  /* fall through */
+               case 10: c+=((uint32_t)k8[9])<<8;    /* fall through */
+               case 9 : c+=k8[8];                   /* fall through */
+               case 8 : b+=k[1]; a+=k[0]; break;
+               case 7 : b+=((uint32_t)k8[6])<<16;   /* fall through */
+               case 6 : b+=((uint32_t)k8[5])<<8;    /* fall through */
+               case 5 : b+=k8[4];                   /* fall through */
+               case 4 : a+=k[0]; break;
+               case 3 : a+=((uint32_t)k8[2])<<16;   /* fall through */
+               case 2 : a+=((uint32_t)k8[1])<<8;    /* fall through */
+               case 1 : a+=k8[0]; break;
+               case 0 : return c;
+               }
+#endif /* !valgrind */
+       } else if (HASH_LITTLE_ENDIAN && ((u.i & 0x1) == 0)) {
+               const uint16_t *k = (const uint16_t *)key;         /* read 16-bit chunks */
+               const uint8_t *k8;
+
+               /*--------------- all but last block: aligned reads and different mixing */
+               while (length > 12) {
+                       a += k[0] + (((uint32_t)k[1])<<16);
+                       b += k[2] + (((uint32_t)k[3])<<16);
+                       c += k[4] + (((uint32_t)k[5])<<16);
+                       mix(a,b,c);
+                       length -= 12;
+                       k += 6;
+               }
+
+               k8 = (const uint8_t *)k;
+               switch (length) {
+               case 12:
+                       c+=k[4]+(((uint32_t)k[5])<<16);
+                       b+=k[2]+(((uint32_t)k[3])<<16);
+                       a+=k[0]+(((uint32_t)k[1])<<16);
+                       break;
+               case 11:
+                       c+=((uint32_t)k8[10])<<16;     /* fall through */
+               case 10:
+                       c+=k[4];
+                       b+=k[2]+(((uint32_t)k[3])<<16);
+                       a+=k[0]+(((uint32_t)k[1])<<16);
+                       break;
+               case 9:
+                       c+=k8[8];                      /* fall through */
+               case 8:
+                       b+=k[2]+(((uint32_t)k[3])<<16);
+                       a+=k[0]+(((uint32_t)k[1])<<16);
+                       break;
+               case 7:
+                       b+=((uint32_t)k8[6])<<16;      /* fall through */
+               case 6:
+                       b+=k[2];
+                       a+=k[0]+(((uint32_t)k[1])<<16);
+                       break;
+               case 5:
+                       b+=k8[4];                      /* fall through */
+               case 4:
+                       a+=k[0]+(((uint32_t)k[1])<<16);
+                       break;
+               case 3:
+                       a+=((uint32_t)k8[2])<<16;      /* fall through */
+               case 2:
+                       a+=k[0];
+                       break;
+               case 1:
+                       a+=k8[0];
+                       break;
+               case 0:
+                       return c;   /* zero length requires no mixing */
+               }
+
+       } else {    /* need to read the key one byte at a time */
+               const uint8_t *k = (const uint8_t *)key;
+
+               while (length > 12) {
+                       a += k[0];
+                       a += ((uint32_t)k[1])<<8;
+                       a += ((uint32_t)k[2])<<16;
+                       a += ((uint32_t)k[3])<<24;
+                       b += k[4];
+                       b += ((uint32_t)k[5])<<8;
+                       b += ((uint32_t)k[6])<<16;
+                       b += ((uint32_t)k[7])<<24;
+                       c += k[8];
+                       c += ((uint32_t)k[9])<<8;
+                       c += ((uint32_t)k[10])<<16;
+                       c += ((uint32_t)k[11])<<24;
+                       mix(a,b,c);
+                       length -= 12;
+                       k += 12;
+               }
+
+               switch(length) {                  /* all the case statements fall through */
+               case 12: c+=((uint32_t)k[11])<<24;
+               case 11: c+=((uint32_t)k[10])<<16;
+               case 10: c+=((uint32_t)k[9])<<8;
+               case 9: c+=k[8];
+               case 8: b+=((uint32_t)k[7])<<24;
+               case 7: b+=((uint32_t)k[6])<<16;
+               case 6: b+=((uint32_t)k[5])<<8;
+               case 5: b+=k[4];
+               case 4: a+=((uint32_t)k[3])<<24;
+               case 3: a+=((uint32_t)k[2])<<16;
+               case 2: a+=((uint32_t)k[1])<<8;
+               case 1:
+                       a+=k[0];
+                       break;
+               case 0:
+                       return c;
+               }
+       }
+
+       final(a,b,c);
+       return c;
+}
+
+/*
+ * Hash function for number value.
+ */
+unsigned long hash_key(void *_key, size_t length, unsigned long seed)
+{
+    union {
+        uint64_t v64;
+        uint32_t v32[2];
+    } v;
+    union {
+        uint64_t v64;
+        uint32_t v32[2];
+    } key;
+
+    assert(length == sizeof(unsigned long));
+    v.v64 = (uint64_t) seed;
+    key.v64 = (uint64_t) _key;
+    hashword2(key.v32, 2, &v.v32[0], &v.v32[1]);
+    return v.v64;
+}
+
+/*
+ * Hash function for string.
+ */
+unsigned long hash_key_str(void *key, size_t length, unsigned long seed)
+{
+       return hashlittle(key, length, seed);
+}
+
+/*
+ * Hash function compare for number value.
+ */
+unsigned long hash_compare_key(void *key1, size_t key1_len,
+               void *key2, size_t key2_len)
+{
+       if (key1_len != key2_len) {
+               return -1;
+       }
+
+       if (key1 == key2) {
+               return 0;
+       }
+
+       return 1;
+}
+
+/*
+ * Hash compare function for string.
+ */
+unsigned long hash_compare_key_str(void *key1, size_t key1_len,
+               void *key2, size_t key2_len)
+{
+       if (key1_len != key2_len) {
+               return -1;
+       }
+
+       if (strncmp(key1, key2, key1_len) == 0) {
+               return 0;
+       }
+
+       return 1;
+}
This page took 0.027079 seconds and 4 git commands to generate.