- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / third_party / tcmalloc / vendor / src / addressmap-inl.h
1 // Copyright (c) 2005, 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: Sanjay Ghemawat
32 //
33 // A fast map from addresses to values.  Assumes that addresses are
34 // clustered.  The main use is intended to be for heap-profiling.
35 // May be too memory-hungry for other uses.
36 //
37 // We use a user-defined allocator/de-allocator so that we can use
38 // this data structure during heap-profiling.
39 //
40 // IMPLEMENTATION DETAIL:
41 //
42 // Some default definitions/parameters:
43 //  * Block      -- aligned 128-byte region of the address space
44 //  * Cluster    -- aligned 1-MB region of the address space
45 //  * Block-ID   -- block-number within a cluster
46 //  * Cluster-ID -- Starting address of cluster divided by cluster size
47 //
48 // We use a three-level map to represent the state:
49 //  1. A hash-table maps from a cluster-ID to the data for that cluster.
50 //  2. For each non-empty cluster we keep an array indexed by
51 //     block-ID tht points to the first entry in the linked-list
52 //     for the block.
53 //  3. At the bottom, we keep a singly-linked list of all
54 //     entries in a block (for non-empty blocks).
55 //
56 //    hash table
57 //  +-------------+
58 //  | id->cluster |---> ...
59 //  |     ...     |
60 //  | id->cluster |--->  Cluster
61 //  +-------------+     +-------+    Data for one block
62 //                      |  nil  |   +------------------------------------+
63 //                      |   ----+---|->[addr/value]-->[addr/value]-->... |
64 //                      |  nil  |   +------------------------------------+
65 //                      |   ----+--> ...
66 //                      |  nil  |
67 //                      |  ...  |
68 //                      +-------+
69 //
70 // Note that we require zero-bytes of overhead for completely empty
71 // clusters.  The minimum space requirement for a cluster is the size
72 // of the hash-table entry plus a pointer value for each block in
73 // the cluster.  Empty blocks impose no extra space requirement.
74 //
75 // The cost of a lookup is:
76 //      a. A hash-table lookup to find the cluster
77 //      b. An array access in the cluster structure
78 //      c. A traversal over the linked-list for a block
79
80 #ifndef BASE_ADDRESSMAP_INL_H_
81 #define BASE_ADDRESSMAP_INL_H_
82
83 #include "config.h"
84 #include <stddef.h>
85 #include <string.h>
86 #if defined HAVE_STDINT_H
87 #include <stdint.h>             // to get uint16_t (ISO naming madness)
88 #elif defined HAVE_INTTYPES_H
89 #include <inttypes.h>           // another place uint16_t might be defined
90 #else
91 #include <sys/types.h>          // our last best hope
92 #endif
93
94 // This class is thread-unsafe -- that is, instances of this class can
95 // not be accessed concurrently by multiple threads -- because the
96 // callback function for Iterate() may mutate contained values. If the
97 // callback functions you pass do not mutate their Value* argument,
98 // AddressMap can be treated as thread-compatible -- that is, it's
99 // safe for multiple threads to call "const" methods on this class,
100 // but not safe for one thread to call const methods on this class
101 // while another thread is calling non-const methods on the class.
102 template <class Value>
103 class AddressMap {
104  public:
105   typedef void* (*Allocator)(size_t size);
106   typedef void  (*DeAllocator)(void* ptr);
107   typedef const void* Key;
108
109   // Create an AddressMap that uses the specified allocator/deallocator.
110   // The allocator/deallocator should behave like malloc/free.
111   // For instance, the allocator does not need to return initialized memory.
112   AddressMap(Allocator alloc, DeAllocator dealloc);
113   ~AddressMap();
114
115   // If the map contains an entry for "key", return it. Else return NULL.
116   inline const Value* Find(Key key) const;
117   inline Value* FindMutable(Key key);
118
119   // Insert <key,value> into the map.  Any old value associated
120   // with key is forgotten.
121   void Insert(Key key, Value value);
122
123   // Remove any entry for key in the map.  If an entry was found
124   // and removed, stores the associated value in "*removed_value"
125   // and returns true.  Else returns false.
126   bool FindAndRemove(Key key, Value* removed_value);
127
128   // Similar to Find but we assume that keys are addresses of non-overlapping
129   // memory ranges whose sizes are given by size_func.
130   // If the map contains a range into which "key" points
131   // (at its start or inside of it, but not at the end),
132   // return the address of the associated value
133   // and store its key in "*res_key".
134   // Else return NULL.
135   // max_size specifies largest range size possibly in existence now.
136   typedef size_t (*ValueSizeFunc)(const Value& v);
137   const Value* FindInside(ValueSizeFunc size_func, size_t max_size,
138                           Key key, Key* res_key);
139
140   // Iterate over the address map calling 'callback'
141   // for all stored key-value pairs and passing 'arg' to it.
142   // We don't use full Closure/Callback machinery not to add
143   // unnecessary dependencies to this class with low-level uses.
144   template<class Type>
145   inline void Iterate(void (*callback)(Key, Value*, Type), Type arg) const;
146
147  private:
148   typedef uintptr_t Number;
149
150   // The implementation assumes that addresses inserted into the map
151   // will be clustered.  We take advantage of this fact by splitting
152   // up the address-space into blocks and using a linked-list entry
153   // for each block.
154
155   // Size of each block.  There is one linked-list for each block, so
156   // do not make the block-size too big.  Oterwise, a lot of time
157   // will be spent traversing linked lists.
158   static const int kBlockBits = 7;
159   static const int kBlockSize = 1 << kBlockBits;
160
161   // Entry kept in per-block linked-list
162   struct Entry {
163     Entry* next;
164     Key    key;
165     Value  value;
166   };
167
168   // We further group a sequence of consecutive blocks into a cluster.
169   // The data for a cluster is represented as a dense array of
170   // linked-lists, one list per contained block.
171   static const int kClusterBits = 13;
172   static const Number kClusterSize = 1 << (kBlockBits + kClusterBits);
173   static const int kClusterBlocks = 1 << kClusterBits;
174
175   // We use a simple chaining hash-table to represent the clusters.
176   struct Cluster {
177     Cluster* next;                      // Next cluster in hash table chain
178     Number   id;                        // Cluster ID
179     Entry*   blocks[kClusterBlocks];    // Per-block linked-lists
180   };
181
182   // Number of hash-table entries.  With the block-size/cluster-size
183   // defined above, each cluster covers 1 MB, so an 4K entry
184   // hash-table will give an average hash-chain length of 1 for 4GB of
185   // in-use memory.
186   static const int kHashBits = 12;
187   static const int kHashSize = 1 << 12;
188
189   // Number of entry objects allocated at a time
190   static const int ALLOC_COUNT = 64;
191
192   Cluster**     hashtable_;              // The hash-table
193   Entry*        free_;                   // Free list of unused Entry objects
194
195   // Multiplicative hash function:
196   // The value "kHashMultiplier" is the bottom 32 bits of
197   //    int((sqrt(5)-1)/2 * 2^32)
198   // This is a good multiplier as suggested in CLR, Knuth.  The hash
199   // value is taken to be the top "k" bits of the bottom 32 bits
200   // of the muliplied value.
201   static const uint32_t kHashMultiplier = 2654435769u;
202   static int HashInt(Number x) {
203     // Multiply by a constant and take the top bits of the result.
204     const uint32_t m = static_cast<uint32_t>(x) * kHashMultiplier;
205     return static_cast<int>(m >> (32 - kHashBits));
206   }
207
208   // Find cluster object for specified address.  If not found
209   // and "create" is true, create the object.  If not found
210   // and "create" is false, return NULL.
211   //
212   // This method is bitwise-const if create is false.
213   Cluster* FindCluster(Number address, bool create) {
214     // Look in hashtable
215     const Number cluster_id = address >> (kBlockBits + kClusterBits);
216     const int h = HashInt(cluster_id);
217     for (Cluster* c = hashtable_[h]; c != NULL; c = c->next) {
218       if (c->id == cluster_id) {
219         return c;
220       }
221     }
222
223     // Create cluster if necessary
224     if (create) {
225       Cluster* c = New<Cluster>(1);
226       c->id = cluster_id;
227       c->next = hashtable_[h];
228       hashtable_[h] = c;
229       return c;
230     }
231     return NULL;
232   }
233
234   // Return the block ID for an address within its cluster
235   static int BlockID(Number address) {
236     return (address >> kBlockBits) & (kClusterBlocks - 1);
237   }
238
239   //--------------------------------------------------------------
240   // Memory management -- we keep all objects we allocate linked
241   // together in a singly linked list so we can get rid of them
242   // when we are all done.  Furthermore, we allow the client to
243   // pass in custom memory allocator/deallocator routines.
244   //--------------------------------------------------------------
245   struct Object {
246     Object* next;
247     // The real data starts here
248   };
249
250   Allocator     alloc_;                 // The allocator
251   DeAllocator   dealloc_;               // The deallocator
252   Object*       allocated_;             // List of allocated objects
253
254   // Allocates a zeroed array of T with length "num".  Also inserts
255   // the allocated block into a linked list so it can be deallocated
256   // when we are all done.
257   template <class T> T* New(int num) {
258     void* ptr = (*alloc_)(sizeof(Object) + num*sizeof(T));
259     memset(ptr, 0, sizeof(Object) + num*sizeof(T));
260     Object* obj = reinterpret_cast<Object*>(ptr);
261     obj->next = allocated_;
262     allocated_ = obj;
263     return reinterpret_cast<T*>(reinterpret_cast<Object*>(ptr) + 1);
264   }
265 };
266
267 // More implementation details follow:
268
269 template <class Value>
270 AddressMap<Value>::AddressMap(Allocator alloc, DeAllocator dealloc)
271   : free_(NULL),
272     alloc_(alloc),
273     dealloc_(dealloc),
274     allocated_(NULL) {
275   hashtable_ = New<Cluster*>(kHashSize);
276 }
277
278 template <class Value>
279 AddressMap<Value>::~AddressMap() {
280   // De-allocate all of the objects we allocated
281   for (Object* obj = allocated_; obj != NULL; /**/) {
282     Object* next = obj->next;
283     (*dealloc_)(obj);
284     obj = next;
285   }
286 }
287
288 template <class Value>
289 inline const Value* AddressMap<Value>::Find(Key key) const {
290   return const_cast<AddressMap*>(this)->FindMutable(key);
291 }
292
293 template <class Value>
294 inline Value* AddressMap<Value>::FindMutable(Key key) {
295   const Number num = reinterpret_cast<Number>(key);
296   const Cluster* const c = FindCluster(num, false/*do not create*/);
297   if (c != NULL) {
298     for (Entry* e = c->blocks[BlockID(num)]; e != NULL; e = e->next) {
299       if (e->key == key) {
300         return &e->value;
301       }
302     }
303   }
304   return NULL;
305 }
306
307 template <class Value>
308 void AddressMap<Value>::Insert(Key key, Value value) {
309   const Number num = reinterpret_cast<Number>(key);
310   Cluster* const c = FindCluster(num, true/*create*/);
311
312   // Look in linked-list for this block
313   const int block = BlockID(num);
314   for (Entry* e = c->blocks[block]; e != NULL; e = e->next) {
315     if (e->key == key) {
316       e->value = value;
317       return;
318     }
319   }
320
321   // Create entry
322   if (free_ == NULL) {
323     // Allocate a new batch of entries and add to free-list
324     Entry* array = New<Entry>(ALLOC_COUNT);
325     for (int i = 0; i < ALLOC_COUNT-1; i++) {
326       array[i].next = &array[i+1];
327     }
328     array[ALLOC_COUNT-1].next = free_;
329     free_ = &array[0];
330   }
331   Entry* e = free_;
332   free_ = e->next;
333   e->key = key;
334   e->value = value;
335   e->next = c->blocks[block];
336   c->blocks[block] = e;
337 }
338
339 template <class Value>
340 bool AddressMap<Value>::FindAndRemove(Key key, Value* removed_value) {
341   const Number num = reinterpret_cast<Number>(key);
342   Cluster* const c = FindCluster(num, false/*do not create*/);
343   if (c != NULL) {
344     for (Entry** p = &c->blocks[BlockID(num)]; *p != NULL; p = &(*p)->next) {
345       Entry* e = *p;
346       if (e->key == key) {
347         *removed_value = e->value;
348         *p = e->next;         // Remove e from linked-list
349         e->next = free_;      // Add e to free-list
350         free_ = e;
351         return true;
352       }
353     }
354   }
355   return false;
356 }
357
358 template <class Value>
359 const Value* AddressMap<Value>::FindInside(ValueSizeFunc size_func,
360                                            size_t max_size,
361                                            Key key,
362                                            Key* res_key) {
363   const Number key_num = reinterpret_cast<Number>(key);
364   Number num = key_num;  // we'll move this to move back through the clusters
365   while (1) {
366     const Cluster* c = FindCluster(num, false/*do not create*/);
367     if (c != NULL) {
368       while (1) {
369         const int block = BlockID(num);
370         bool had_smaller_key = false;
371         for (const Entry* e = c->blocks[block]; e != NULL; e = e->next) {
372           const Number e_num = reinterpret_cast<Number>(e->key);
373           if (e_num <= key_num) {
374             if (e_num == key_num  ||  // to handle 0-sized ranges
375                 key_num < e_num + (*size_func)(e->value)) {
376               *res_key = e->key;
377               return &e->value;
378             }
379             had_smaller_key = true;
380           }
381         }
382         if (had_smaller_key) return NULL;  // got a range before 'key'
383                                            // and it did not contain 'key'
384         if (block == 0) break;
385         // try address-wise previous block
386         num |= kBlockSize - 1;  // start at the last addr of prev block
387         num -= kBlockSize;
388         if (key_num - num > max_size) return NULL;
389       }
390     }
391     if (num < kClusterSize) return NULL;  // first cluster
392     // go to address-wise previous cluster to try
393     num |= kClusterSize - 1;  // start at the last block of previous cluster
394     num -= kClusterSize;
395     if (key_num - num > max_size) return NULL;
396       // Having max_size to limit the search is crucial: else
397       // we have to traverse a lot of empty clusters (or blocks).
398       // We can avoid needing max_size if we put clusters into
399       // a search tree, but performance suffers considerably
400       // if we use this approach by using stl::set.
401   }
402 }
403
404 template <class Value>
405 template <class Type>
406 inline void AddressMap<Value>::Iterate(void (*callback)(Key, Value*, Type),
407                                        Type arg) const {
408   // We could optimize this by traversing only non-empty clusters and/or blocks
409   // but it does not speed up heap-checker noticeably.
410   for (int h = 0; h < kHashSize; ++h) {
411     for (const Cluster* c = hashtable_[h]; c != NULL; c = c->next) {
412       for (int b = 0; b < kClusterBlocks; ++b) {
413         for (Entry* e = c->blocks[b]; e != NULL; e = e->next) {
414           callback(e->key, &e->value, arg);
415         }
416       }
417     }
418   }
419 }
420
421 #endif  // BASE_ADDRESSMAP_INL_H_