source: src/Common/PersistentMap.hpp @ 4175659

Last change on this file since 4175659 was c92bdcc, checked in by Andrew Beach <ajbeach@…>, 7 months ago

Updated the rest of the names in src/ (except for the generated files).

  • Property mode set to 100644
File size: 7.5 KB
Line 
1//
2// Cforall Version 1.0.0 Copyright (C) 2015 University of Waterloo
3//
4// The contents of this file are covered under the licence agreement in the
5// file "LICENCE" distributed with Cforall.
6//
7// PersistentMap.hpp --
8//
9// Author           : Aaron B. Moss
10// Created On       : Thu Mar  7 15:50:00 2019
11// Last Modified By : Aaron B. Moss
12// Last Modified On : Thu Mar  7 15:50:00 2019
13// Update Count     : 1
14//
15
16#pragma once
17
18#include <cassert>        // for assertf
19#include <cstddef>        // for size_t
20#include <functional>     // for hash, equal_to
21#include <memory>         // for shared_ptr, enable_shared_from_this, make_shared
22#include <unordered_map>  // for unordered_map
23#include <utility>        // for forward, move
24
25/// Wraps a hash table in a persistent data structure, using a technique based
26/// on the persistent array in Conchon & Filliatre "A Persistent Union-Find
27/// Data Structure"
28
29template<typename Key, typename Val,
30                typename Hash = std::hash<Key>, typename Eq = std::equal_to<Key>>
31class PersistentMap
32        : public std::enable_shared_from_this<PersistentMap<Key, Val, Hash, Eq>> {
33public:
34        /// Type of this class
35        using Self = PersistentMap<Key, Val, Hash, Eq>;
36        /// Type of pointer to this class
37        using Ptr = std::shared_ptr<Self>;
38
39        /// Types of version nodes
40        enum Mode {
41                BASE,  ///< Root node of version tree
42                REM,   ///< Key removal node
43                INS,   ///< Key update node
44                UPD    ///< Key update node
45        };
46
47private:
48        using Base = std::unordered_map<Key, Val, Hash, Eq>;
49
50        /// Insertion/update node
51        struct Ins {
52                Ptr base;  ///< Modified map
53                Key key;   ///< Key inserted
54                Val val;   ///< Value stored
55
56                template<typename P, typename K, typename V>
57                Ins(P&& p, K&& k, V&& v)
58                : base(std::forward<P>(p)), key(std::forward<K>(k)), val(std::forward<V>(v)) {}
59        };
60
61        /// Removal node
62        struct Rem {
63                Ptr base;  ///< Modified map
64                Key key;   ///< Key removed
65
66                template<typename P, typename K>
67                Rem(P&& p, K&& k) : base(std::forward<P>(p)), key(std::forward<K>(k)) {}
68        };
69
70        /// Underlying storage
71        union Data {
72                char def;
73                Base base;
74                Ins ins;
75                Rem rem;
76
77                Data() : def('\0') {}
78                ~Data() {}
79        } data;
80
81        /// Type of node
82        mutable Mode mode;
83
84        /// get mutable reference as T
85        template<typename T>
86        T& as() { return reinterpret_cast<T&>(data); }
87
88        /// get const reference as T
89        template<typename T>
90        const T& as() const { return reinterpret_cast<const T&>(data); }
91
92        /// get rvalue reference as T
93        template<typename T>
94        T&& take_as() { return std::move(as<T>()); }
95
96        /// initialize as T
97        template<typename T, typename... Args>
98        void init( Args&&... args ) {
99                new( &as<T>() ) T { std::forward<Args>(args)... };
100        }
101
102        /// reset as current mode
103        void reset() {
104                switch( mode ) {
105                        case BASE:          as<Base>().~Base(); break;
106                        case REM:           as<Rem>().~Rem();   break;
107                        case INS: case UPD: as<Ins>().~Ins();   break;
108                }
109        }
110
111        /// reset as base
112        void reset_as_base() {
113                as<Base>().~Base();
114        }
115
116public:
117        using key_type = typename Base::key_type;
118        using mapped_type = typename Base::mapped_type;
119        using value_type = typename Base::value_type;
120        using size_type = typename Base::size_type;
121        using difference_type = typename Base::difference_type;
122        using iterator = typename Base::const_iterator;
123
124        PersistentMap() : data(), mode(BASE) { init<Base>(); }
125
126        PersistentMap( Base&& b ) : data(), mode(BASE) { init<Base>(std::move(b)); }
127
128        PersistentMap( const Self& o ) = delete;
129
130        Self& operator= ( const Self& o ) = delete;
131
132        ~PersistentMap() { reset(); }
133
134        /// Create a pointer to a new, empty persistent map
135        static Ptr new_ptr() { return std::make_shared<Self>(); }
136
137        /// reroot persistent map at current node
138        void reroot() const {
139                // recursive base case
140                if ( mode == BASE ) return;
141
142                // reroot base
143                Self* mut_this = const_cast<Self*>(this);
144                Ptr base = ( mode == REM ) ? mut_this->as<Rem>().base : mut_this->as<Ins>().base;
145                base->reroot();
146
147                // remove map from base
148                Base base_map = base->template take_as<Base>();
149                base->reset_as_base();
150
151                // switch base to inverse of self and mutate base map
152                switch ( mode ) {
153                        case REM: {
154                                Rem& self = mut_this->as<Rem>();
155                                auto it = base_map.find( self.key );
156
157                                base->template init<Ins>(
158                                                mut_this->shared_from_this(), std::move(self.key), std::move(it->second) );
159                                base->mode = INS;
160
161                                base_map.erase( it );
162                                break;
163                        }
164                        case INS: {
165                                Ins& self = mut_this->as<Ins>();
166
167                                base->template init<Rem>( mut_this->shared_from_this(), self.key );
168                                base->mode = REM;
169
170                                base_map.emplace( std::move(self.key), std::move(self.val) );
171                                break;
172                        }
173                        case UPD: {
174                                Ins& self = mut_this->as<Ins>();
175                                auto it = base_map.find( self.key );
176
177                                base->template init<Ins>(
178                                                mut_this->shared_from_this(), std::move(self.key), std::move(it->second) );
179                                base->mode = UPD;
180
181                                it->second = std::move(self.val);
182                                break;
183                        }
184                        case BASE: assertf(false, "unreachable"); break;
185                }
186
187                // set base map into self
188                mut_this->reset();
189                mut_this->init<Base>( std::move(base_map) );
190                mode = BASE;
191        }
192
193private:
194        /// the base after rerooting at the current node
195        const Base& rerooted() const {
196                reroot();
197                return as<Base>();
198        }
199
200public:
201        /// true iff the map is empty
202        bool empty() const { return rerooted().empty(); }
203
204        /// number of entries in map
205        size_type size() const { return rerooted().size(); }
206
207        /// begin iterator for map; may be invalidated by calls to non-iteration functions
208        /// or functions on other maps in the same tree
209        iterator begin() const { return rerooted().begin(); }
210
211        /// end iterator for map; may be invalidated by calls to non-iteration functions
212        /// or functions on other maps in the same tree
213        iterator end() const { return rerooted().end(); }
214
215        /// underlying map iterator for value
216        iterator find(const Key& k) const { return rerooted().find( k ); }
217
218        /// check if value is present
219        size_type count(const Key& k) const { return rerooted().count( k ); }
220
221        /// get value; undefined behaviour if not present
222        const Val& get(const Key& k) const {
223                const Base& self = rerooted();
224                auto it = self.find( k );
225                return it->second;
226        }
227
228        /// get value; returns default if not present
229        template<typename V>
230        Val get_or_default(const Key& k, V&& d) const {
231                const Base& self = rerooted();
232                auto it = self.find( k );
233                if ( it == self.end() ) return d;
234                else return it->second;
235        }
236
237        /// set value, storing new map in output variable
238        template<typename K, typename V>
239        Ptr set(K&& k, V&& v) {
240                reroot();
241
242                // transfer map to new node
243                Ptr ret = std::make_shared<Self>( take_as<Base>() );
244                reset_as_base();
245                Base& base_map = ret->template as<Base>();
246
247                // check if this is update or insert
248                auto it = base_map.find( k );
249                if ( it == base_map.end() ) {
250                        // set self to REM node and insert into base
251                        init<Rem>( ret, k );
252                        mode = REM;
253
254                        base_map.emplace_hint( it, std::forward<K>(k), std::forward<V>(v) );
255                } else {
256                        // set self to UPD node and modify base
257                        init<Ins>( ret, std::forward<K>(k), std::move(it->second) );
258                        mode = UPD;
259
260                        it->second = std::forward<V>(v);
261                }
262
263                return ret;
264        }
265
266        /// remove value, storing new map in output variable; does nothing if key not in map
267        Ptr erase(const Key& k) {
268                reroot();
269
270                // exit early if key does not exist in map
271                if ( ! as<Base>().count( k ) ) return this->shared_from_this();
272
273                // transfer map to new node
274                Ptr ret = std::make_shared<Self>( take_as<Base>() );
275                reset_as_base();
276                Base& base_map = ret->template as<Base>();
277
278                // set self to INS node and remove from base
279                init<Ins>( ret, k, base_map[k] );
280                mode = INS;
281
282                base_map.erase( k );
283
284                return ret;
285        }
286};
287
288// Local Variables: //
289// tab-width: 4 //
290// mode: c++ //
291// compile-command: "make install" //
292// End: //
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.