- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / third_party / tcmalloc / chromium / src / packed-cache-inl.h
1 // Copyright (c) 2007, Google Inc.
2 // All rights reserved.
3 //
4 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 // modification, are permitted provided that the following conditions are
6 // met:
7 //
8 //     * Redistributions of source code must retain the above copyright
9 // notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10 //     * Redistributions in binary form must reproduce the above
11 // copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer
12 // in the documentation and/or other materials provided with the
13 // distribution.
14 //     * Neither the name of Google Inc. nor the names of its
15 // contributors may be used to endorse or promote products derived from
16 // this software without specific prior written permission.
17 //
18 // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
19 // "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
20 // LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
21 // A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
22 // OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
23 // SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
24 // LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
25 // DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
26 // THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
27 // (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
28 // OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
29
30 // ---
31 // Author: Geoff Pike
32 //
33 // This file provides a minimal cache that can hold a <key, value> pair
34 // with little if any wasted space.  The types of the key and value
35 // must be unsigned integral types or at least have unsigned semantics
36 // for >>, casting, and similar operations.
37 //
38 // Synchronization is not provided.  However, the cache is implemented
39 // as an array of cache entries whose type is chosen at compile time.
40 // If a[i] is atomic on your hardware for the chosen array type then
41 // raciness will not necessarily lead to bugginess.  The cache entries
42 // must be large enough to hold a partial key and a value packed
43 // together.  The partial keys are bit strings of length
44 // kKeybits - kHashbits, and the values are bit strings of length kValuebits.
45 //
46 // In an effort to use minimal space, every cache entry represents
47 // some <key, value> pair; the class provides no way to mark a cache
48 // entry as empty or uninitialized.  In practice, you may want to have
49 // reserved keys or values to get around this limitation.  For example, in
50 // tcmalloc's PageID-to-sizeclass cache, a value of 0 is used as
51 // "unknown sizeclass."
52 //
53 // Usage Considerations
54 // --------------------
55 //
56 // kHashbits controls the size of the cache.  The best value for
57 // kHashbits will of course depend on the application.  Perhaps try
58 // tuning the value of kHashbits by measuring different values on your
59 // favorite benchmark.  Also remember not to be a pig; other
60 // programs that need resources may suffer if you are.
61 //
62 // The main uses for this class will be when performance is
63 // critical and there's a convenient type to hold the cache's
64 // entries.  As described above, the number of bits required
65 // for a cache entry is (kKeybits - kHashbits) + kValuebits.  Suppose
66 // kKeybits + kValuebits is 43.  Then it probably makes sense to
67 // chose kHashbits >= 11 so that cache entries fit in a uint32.
68 //
69 // On the other hand, suppose kKeybits = kValuebits = 64.  Then
70 // using this class may be less worthwhile.  You'll probably
71 // be using 128 bits for each entry anyway, so maybe just pick
72 // a hash function, H, and use an array indexed by H(key):
73 //    void Put(K key, V value) { a_[H(key)] = pair<K, V>(key, value); }
74 //    V GetOrDefault(K key, V default) { const pair<K, V> &p = a_[H(key)]; ... }
75 //    etc.
76 //
77 // Further Details
78 // ---------------
79 //
80 // For caches used only by one thread, the following is true:
81 // 1. For a cache c,
82 //      (c.Put(key, value), c.GetOrDefault(key, 0)) == value
83 //    and
84 //      (c.Put(key, value), <...>, c.GetOrDefault(key, 0)) == value
85 //    if the elided code contains no c.Put calls.
86 //
87 // 2. Has(key) will return false if no <key, value> pair with that key
88 //    has ever been Put.  However, a newly initialized cache will have
89 //    some <key, value> pairs already present.  When you create a new
90 //    cache, you must specify an "initial value."  The initialization
91 //    procedure is equivalent to Clear(initial_value), which is
92 //    equivalent to Put(k, initial_value) for all keys k from 0 to
93 //    2^kHashbits - 1.
94 //
95 // 3. If key and key' differ then the only way Put(key, value) may
96 //    cause Has(key') to change is that Has(key') may change from true to
97 //    false. Furthermore, a Put() call that doesn't change Has(key')
98 //    doesn't change GetOrDefault(key', ...) either.
99 //
100 // Implementation details:
101 //
102 // This is a direct-mapped cache with 2^kHashbits entries; the hash
103 // function simply takes the low bits of the key.  We store whole keys
104 // if a whole key plus a whole value fits in an entry.  Otherwise, an
105 // entry is the high bits of a key and a value, packed together.
106 // E.g., a 20 bit key and a 7 bit value only require a uint16 for each
107 // entry if kHashbits >= 11.
108 //
109 // Alternatives to this scheme will be added as needed.
110
111 #ifndef TCMALLOC_PACKED_CACHE_INL_H_
112 #define TCMALLOC_PACKED_CACHE_INL_H_
113
114 #include "config.h"
115 #include <stddef.h>                     // for size_t
116 #ifdef HAVE_STDINT_H
117 #include <stdint.h>                     // for uintptr_t
118 #endif
119 #include "base/basictypes.h"
120 #include "internal_logging.h"
121
122 // A safe way of doing "(1 << n) - 1" -- without worrying about overflow
123 // Note this will all be resolved to a constant expression at compile-time
124 #define N_ONES_(IntType, N)                                     \
125   ( (N) == 0 ? 0 : ((static_cast<IntType>(1) << ((N)-1))-1 +    \
126                     (static_cast<IntType>(1) << ((N)-1))) )
127
128 // The types K and V provide upper bounds on the number of valid keys
129 // and values, but we explicitly require the keys to be less than
130 // 2^kKeybits and the values to be less than 2^kValuebits.  The size of
131 // the table is controlled by kHashbits, and the type of each entry in
132 // the cache is T.  See also the big comment at the top of the file.
133 template <int kKeybits, typename T>
134 class PackedCache {
135  public:
136   typedef uintptr_t K;
137   typedef size_t V;
138 #ifdef TCMALLOC_SMALL_BUT_SLOW
139   // Decrease the size map cache if running in the small memory mode.
140   static const int kHashbits = 12;
141 #else
142   // We don't want the hash map to occupy 512K memory at Chromium, so
143   // kHashbits is decreased from 16 to 12.
144   static const int kHashbits = 12;
145 #endif
146   static const int kValuebits = 7;
147   static const bool kUseWholeKeys = kKeybits + kValuebits <= 8 * sizeof(T);
148
149   explicit PackedCache(V initial_value) {
150     COMPILE_ASSERT(kKeybits <= sizeof(K) * 8, key_size);
151     COMPILE_ASSERT(kValuebits <= sizeof(V) * 8, value_size);
152     COMPILE_ASSERT(kHashbits <= kKeybits, hash_function);
153     COMPILE_ASSERT(kKeybits - kHashbits + kValuebits <= kTbits,
154                    entry_size_must_be_big_enough);
155     Clear(initial_value);
156   }
157
158   void Put(K key, V value) {
159     ASSERT(key == (key & kKeyMask));
160     ASSERT(value == (value & kValueMask));
161     array_[Hash(key)] = KeyToUpper(key) | value;
162   }
163
164   bool Has(K key) const {
165     ASSERT(key == (key & kKeyMask));
166     return KeyMatch(array_[Hash(key)], key);
167   }
168
169   V GetOrDefault(K key, V default_value) const {
170     // As with other code in this class, we touch array_ as few times
171     // as we can.  Assuming entries are read atomically (e.g., their
172     // type is uintptr_t on most hardware) then certain races are
173     // harmless.
174     ASSERT(key == (key & kKeyMask));
175     T entry = array_[Hash(key)];
176     return KeyMatch(entry, key) ? EntryToValue(entry) : default_value;
177   }
178
179   void Clear(V value) {
180     ASSERT(value == (value & kValueMask));
181     for (int i = 0; i < 1 << kHashbits; i++) {
182       ASSERT(kUseWholeKeys || KeyToUpper(i) == 0);
183       array_[i] = kUseWholeKeys ? (value | KeyToUpper(i)) : value;
184     }
185   }
186
187  private:
188   // We are going to pack a value and the upper part of a key (or a
189   // whole key) into an entry of type T.  The UPPER type is for the
190   // upper part of a key, after the key has been masked and shifted
191   // for inclusion in an entry.
192   typedef T UPPER;
193
194   static V EntryToValue(T t) { return t & kValueMask; }
195
196   // If we have space for a whole key, we just shift it left.
197   // Otherwise kHashbits determines where in a K to find the upper
198   // part of the key, and kValuebits determines where in the entry to
199   // put it.
200   static UPPER KeyToUpper(K k) {
201     if (kUseWholeKeys) {
202       return static_cast<T>(k) << kValuebits;
203     } else {
204       const int shift = kHashbits - kValuebits;
205       // Assume kHashbits >= kValuebits.  It'd be easy to lift this assumption.
206       return static_cast<T>(k >> shift) & kUpperMask;
207     }
208   }
209
210   static size_t Hash(K key) {
211     return static_cast<size_t>(key) & N_ONES_(size_t, kHashbits);
212   }
213
214   // Does the entry match the relevant part of the given key?
215   static bool KeyMatch(T entry, K key) {
216     return kUseWholeKeys ?
217         (entry >> kValuebits == key) :
218         ((KeyToUpper(key) ^ entry) & kUpperMask) == 0;
219   }
220
221   static const int kTbits = 8 * sizeof(T);
222   static const int kUpperbits = kUseWholeKeys ? kKeybits : kKeybits - kHashbits;
223
224   // For masking a K.
225   static const K kKeyMask = N_ONES_(K, kKeybits);
226
227   // For masking a T.
228   static const T kUpperMask = N_ONES_(T, kUpperbits) << kValuebits;
229
230   // For masking a V or a T.
231   static const V kValueMask = N_ONES_(V, kValuebits);
232
233   // array_ is the cache.  Its elements are volatile because any
234   // thread can write any array element at any time.
235   volatile T array_[1 << kHashbits];
236 };
237
238 #undef N_ONES_
239
240 #endif  // TCMALLOC_PACKED_CACHE_INL_H_