1b80842a9831212068f675cabf17d0be097f4020
[external/binutils.git] / gold / stringpool.h
1 // stringpool.h -- a string pool for gold    -*- C++ -*-
2
3 // Copyright 2006, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
4 // Written by Ian Lance Taylor <iant@google.com>.
5
6 // This file is part of gold.
7
8 // This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9 // it under the terms of the GNU General Public License as published by
10 // the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
11 // (at your option) any later version.
12
13 // This program is distributed in the hope that it will be useful,
14 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16 // GNU General Public License for more details.
17
18 // You should have received a copy of the GNU General Public License
19 // along with this program; if not, write to the Free Software
20 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street - Fifth Floor, Boston,
21 // MA 02110-1301, USA.
22
23 #include <string>
24 #include <list>
25 #include <vector>
26
27 #ifndef GOLD_STRINGPOOL_H
28 #define GOLD_STRINGPOOL_H
29
30 namespace gold
31 {
32
33 class Output_file;
34
35 // A Stringpool is a pool of unique strings.  It provides the
36 // following features:
37
38 // Every string in the pool is unique.  Thus, if you have two strings
39 // in the Stringpool, you can compare them for equality by using
40 // pointer comparison rather than string comparison.
41
42 // There is a key associated with every string in the pool.  If you
43 // add strings to the Stringpool in the same order, then the key for
44 // each string will always be the same for any run of the linker.
45 // This is not true of the string pointers themselves, as they may
46 // change due to address space randomization.  Some parts of the
47 // linker (e.g., the symbol table) use the key value instead of the
48 // string pointer so that repeated runs of the linker will generate
49 // precisely the same output.
50
51 // When you add a string to a Stringpool, Stringpool will optionally
52 // make a copy of it.  Thus there is no requirement to keep a copy
53 // elsewhere.
54
55 // A Stringpool can be turned into a string table, a sequential series
56 // of null terminated strings.  The first string may optionally be a
57 // single zero byte, as required for SHT_STRTAB sections.  This
58 // conversion is only permitted after all strings have been added to
59 // the Stringpool.  After doing this conversion, you can ask for the
60 // offset of any string (or any key) in the stringpool in the string
61 // table, and you can write the resulting string table to an output
62 // file.
63
64 // When a Stringpool is turned into a string table, then as an
65 // optimization it will reuse string suffixes to avoid duplicating
66 // strings.  That is, given the strings "abc" and "bc", only the
67 // string "abc" will be stored, and "bc" will be represented by an
68 // offset into the middle of the string "abc".
69
70
71 // A simple chunked vector class--this is a subset of std::vector
72 // which stores memory in chunks.  We don't provide iterators, because
73 // we don't need them.
74
75 template<typename Element>
76 class Chunked_vector
77 {
78  public:
79   Chunked_vector()
80     : chunks_()
81   { }
82
83   // Clear the elements.
84   void
85   clear()
86   { this->chunks_.clear(); }
87
88   // Reserve elements.
89   void
90   reserve(unsigned int n)
91   {
92     n += chunk_size - 1;
93     while (n >= chunk_size)
94       {
95         this->chunks_.push_back(Element_vector());
96         this->chunks_.back().reserve(chunk_size);
97         n -= chunk_size;
98       }
99   }
100
101   // Get the number of elements.
102   size_t
103   size() const
104   {
105     if (this->chunks_.empty())
106       return 0;
107     else
108       return ((this->chunks_.size() - 1) * chunk_size
109               + this->chunks_.back().size());
110   }
111
112   // Push a new element on the back of the vector.
113   void
114   push_back(const Element& element)
115   {
116     if (this->chunks_.empty() || this->chunks_.back().size() == chunk_size)
117       {
118         this->chunks_.push_back(Element_vector());
119         this->chunks_.back().reserve(chunk_size);
120       }
121     this->chunks_.back().push_back(element);
122   }
123
124   // Return a reference to an entry in the vector.
125   Element&
126   operator[](size_t i)
127   { return this->chunks_[i / chunk_size][i % chunk_size]; }
128
129   const Element&
130   operator[](size_t i) const
131   { return this->chunks_[i / chunk_size][i % chunk_size]; }
132
133  private:
134   static const unsigned int chunk_size = 8192;
135
136   typedef std::vector<Element> Element_vector;
137   typedef std::vector<Element_vector> Chunk_vector;
138
139   Chunk_vector chunks_;
140 };
141
142
143 // Stringpools are implemented in terms of Stringpool_template, which
144 // is generalized on the type of character used for the strings.  Most
145 // uses will want the Stringpool type which uses char.  Other cases
146 // are used for merging wide string constants.
147
148 template<typename Stringpool_char>
149 class Stringpool_template
150 {
151  public:
152   // The type of a key into the stringpool.  As described above, a key
153   // value will always be the same during any run of the linker.  Zero
154   // is never a valid key value.
155   typedef size_t Key;
156
157   // Create a Stringpool.
158   Stringpool_template();
159
160   ~Stringpool_template();
161
162   // Clear all the data from the stringpool.
163   void
164   clear();
165
166   // Hint to the stringpool class that you intend to insert n additional
167   // elements.  The stringpool class can use this info however it likes;
168   // in practice it will resize its internal hashtables to make room.
169   void
170   reserve(unsigned int n);
171
172   // Indicate that we should not reserve offset 0 to hold the empty
173   // string when converting the stringpool to a string table.  This
174   // should not be called for a proper ELF SHT_STRTAB section.
175   void
176   set_no_zero_null()
177   { this->zero_null_ = false; }
178
179   // Add the string S to the pool.  This returns a canonical permanent
180   // pointer to the string in the pool.  If COPY is true, the string
181   // is copied into permanent storage.  If PKEY is not NULL, this sets
182   // *PKEY to the key for the string.
183   const Stringpool_char*
184   add(const Stringpool_char* s, bool copy, Key* pkey);
185
186   // Add string S of length LEN characters to the pool.  If COPY is
187   // true, S need not be null terminated.
188   const Stringpool_char*
189   add_with_length(const Stringpool_char* s, size_t len, bool copy, Key* pkey);
190
191   // If the string S is present in the pool, return the canonical
192   // string pointer.  Otherwise, return NULL.  If PKEY is not NULL,
193   // set *PKEY to the key.
194   const Stringpool_char*
195   find(const Stringpool_char* s, Key* pkey) const;
196
197   // Turn the stringpool into a string table: determine the offsets of
198   // all the strings.  After this is called, no more strings may be
199   // added to the stringpool.
200   void
201   set_string_offsets();
202
203   // Get the offset of the string S in the string table.  This returns
204   // the offset in bytes, not in units of Stringpool_char.  This may
205   // only be called after set_string_offsets has been called.
206   section_offset_type
207   get_offset(const Stringpool_char* s) const;
208
209   // Get the offset of the string S in the string table.
210   section_offset_type
211   get_offset(const std::basic_string<Stringpool_char>& s) const
212   { return this->get_offset_with_length(s.c_str(), s.size()); }
213
214   // Get the offset of string S, with length LENGTH characters, in the
215   // string table.
216   section_offset_type
217   get_offset_with_length(const Stringpool_char* s, size_t length) const;
218
219   // Get the offset of the string with key K.
220   section_offset_type
221   get_offset_from_key(Key k) const
222   {
223     gold_assert(k < this->key_to_offset_.size());
224     return this->key_to_offset_[k];
225   }
226
227   // Get the size of the string table.  This returns the number of
228   // bytes, not in units of Stringpool_char.
229   section_size_type
230   get_strtab_size() const
231   {
232     gold_assert(this->strtab_size_ != 0);
233     return this->strtab_size_;
234   }
235
236   // Write the string table into the output file at the specified
237   // offset.
238   void
239   write(Output_file*, off_t offset);
240
241   // Write the string table into the specified buffer, of the
242   // specified size.  buffer_size should be at least
243   // get_strtab_size().
244   void
245   write_to_buffer(unsigned char* buffer, section_size_type buffer_size);
246
247   // Dump statistical information to stderr.
248   void
249   print_stats(const char*) const;
250
251  private:
252   Stringpool_template(const Stringpool_template&);
253   Stringpool_template& operator=(const Stringpool_template&);
254
255   // Return the length of a string in units of Stringpool_char.
256   static size_t
257   string_length(const Stringpool_char*);
258
259   // Return whether two strings are equal.
260   static bool
261   string_equal(const Stringpool_char*, const Stringpool_char*);
262
263   // Compute a hash code for a string.  LENGTH is the length of the
264   // string in characters.
265   static size_t
266   string_hash(const Stringpool_char*, size_t length);
267
268   // We store the actual data in a list of these buffers.
269   struct Stringdata
270   {
271     // Length of data in buffer.
272     size_t len;
273     // Allocated size of buffer.
274     size_t alc;
275     // Buffer.
276     char data[1];
277   };
278
279   // Copy a string into the buffers, returning a canonical string.
280   const Stringpool_char*
281   add_string(const Stringpool_char*, size_t);
282
283   // Return whether s1 is a suffix of s2.
284   static bool
285   is_suffix(const Stringpool_char* s1, size_t len1,
286             const Stringpool_char* s2, size_t len2);
287
288   // The hash table key includes the string, the length of the string,
289   // and the hash code for the string.  We put the hash code
290   // explicitly into the key so that we can do a find()/insert()
291   // sequence without having to recompute the hash.  Computing the
292   // hash code is a significant user of CPU time in the linker.
293   struct Hashkey
294   {
295     const Stringpool_char* string;
296     // Length is in characters, not bytes.
297     size_t length;
298     size_t hash_code;
299
300     // This goes in an STL container, so we need a default
301     // constructor.
302     Hashkey()
303       : string(NULL), length(0), hash_code(0)
304     { }
305
306     // Note that these constructors are relatively expensive, because
307     // they compute the hash code.
308     explicit Hashkey(const Stringpool_char* s)
309       : string(s), length(string_length(s)), hash_code(string_hash(s, length))
310     { }
311
312     Hashkey(const Stringpool_char* s, size_t len)
313       : string(s), length(len), hash_code(string_hash(s, len))
314     { }
315   };
316
317   // Hash function.  This is trivial, since we have already computed
318   // the hash.
319   struct Stringpool_hash
320   {
321     size_t
322     operator()(const Hashkey& hk) const
323     { return hk.hash_code; }
324   };
325
326   // Equality comparison function for hash table.
327   struct Stringpool_eq
328   {
329     bool
330     operator()(const Hashkey&, const Hashkey&) const;
331   };
332
333   // The hash table is a map from strings to Keys.
334
335   typedef Key Hashval;
336
337   typedef Unordered_map<Hashkey, Hashval, Stringpool_hash,
338                         Stringpool_eq> String_set_type;
339
340   // Comparison routine used when sorting into a string table.
341
342   typedef typename String_set_type::iterator Stringpool_sort_info;
343
344   struct Stringpool_sort_comparison
345   {
346     bool
347     operator()(const Stringpool_sort_info&, const Stringpool_sort_info&) const;
348   };
349
350   // Keys map to offsets via a Chunked_vector.  We only use the
351   // offsets if we turn this into an string table section.
352   typedef Chunked_vector<section_offset_type> Key_to_offset;
353
354   // List of Stringdata structures.
355   typedef std::list<Stringdata*> Stringdata_list;
356
357   // Mapping from const char* to namepool entry.
358   String_set_type string_set_;
359   // Mapping from Key to string table offset.
360   Key_to_offset key_to_offset_;
361   // List of buffers.
362   Stringdata_list strings_;
363   // Size of string table.
364   section_size_type strtab_size_;
365   // Whether to reserve offset 0 to hold the null string.
366   bool zero_null_;
367 };
368
369 // The most common type of Stringpool.
370 typedef Stringpool_template<char> Stringpool;
371
372 } // End namespace gold.
373
374 #endif // !defined(GOLD_STRINGPOOL_H)