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[git] / Documentation / technical / api-hashmap.txt
1 hashmap API
2 ===========
3
4 The hashmap API is a generic implementation of hash-based key-value mappings.
5
6 Data Structures
7 ---------------
8
9 `struct hashmap`::
10
11         The hash table structure. Members can be used as follows, but should
12         not be modified directly:
13 +
14 The `size` member keeps track of the total number of entries (0 means the
15 hashmap is empty).
16 +
17 `tablesize` is the allocated size of the hash table. A non-0 value indicates
18 that the hashmap is initialized. It may also be useful for statistical purposes
19 (i.e. `size / tablesize` is the current load factor).
20 +
21 `cmpfn` stores the comparison function specified in `hashmap_init()`. In
22 advanced scenarios, it may be useful to change this, e.g. to switch between
23 case-sensitive and case-insensitive lookup.
24
25 `struct hashmap_entry`::
26
27         An opaque structure representing an entry in the hash table, which must
28         be used as first member of user data structures. Ideally it should be
29         followed by an int-sized member to prevent unused memory on 64-bit
30         systems due to alignment.
31 +
32 The `hash` member is the entry's hash code and the `next` member points to the
33 next entry in case of collisions (i.e. if multiple entries map to the same
34 bucket).
35
36 `struct hashmap_iter`::
37
38         An iterator structure, to be used with hashmap_iter_* functions.
39
40 Types
41 -----
42
43 `int (*hashmap_cmp_fn)(const void *entry, const void *entry_or_key, const void *keydata)`::
44
45         User-supplied function to test two hashmap entries for equality. Shall
46         return 0 if the entries are equal.
47 +
48 This function is always called with non-NULL `entry` / `entry_or_key`
49 parameters that have the same hash code. When looking up an entry, the `key`
50 and `keydata` parameters to hashmap_get and hashmap_remove are always passed
51 as second and third argument, respectively. Otherwise, `keydata` is NULL.
52
53 Functions
54 ---------
55
56 `unsigned int strhash(const char *buf)`::
57 `unsigned int strihash(const char *buf)`::
58 `unsigned int memhash(const void *buf, size_t len)`::
59 `unsigned int memihash(const void *buf, size_t len)`::
60
61         Ready-to-use hash functions for strings, using the FNV-1 algorithm (see
62         http://www.isthe.com/chongo/tech/comp/fnv).
63 +
64 `strhash` and `strihash` take 0-terminated strings, while `memhash` and
65 `memihash` operate on arbitrary-length memory.
66 +
67 `strihash` and `memihash` are case insensitive versions.
68
69 `unsigned int sha1hash(const unsigned char *sha1)`::
70
71         Converts a cryptographic hash (e.g. SHA-1) into an int-sized hash code
72         for use in hash tables. Cryptographic hashes are supposed to have
73         uniform distribution, so in contrast to `memhash()`, this just copies
74         the first `sizeof(int)` bytes without shuffling any bits. Note that
75         the results will be different on big-endian and little-endian
76         platforms, so they should not be stored or transferred over the net.
77
78 `void hashmap_init(struct hashmap *map, hashmap_cmp_fn equals_function, size_t initial_size)`::
79
80         Initializes a hashmap structure.
81 +
82 `map` is the hashmap to initialize.
83 +
84 The `equals_function` can be specified to compare two entries for equality.
85 If NULL, entries are considered equal if their hash codes are equal.
86 +
87 If the total number of entries is known in advance, the `initial_size`
88 parameter may be used to preallocate a sufficiently large table and thus
89 prevent expensive resizing. If 0, the table is dynamically resized.
90
91 `void hashmap_free(struct hashmap *map, int free_entries)`::
92
93         Frees a hashmap structure and allocated memory.
94 +
95 `map` is the hashmap to free.
96 +
97 If `free_entries` is true, each hashmap_entry in the map is freed as well
98 (using stdlib's free()).
99
100 `void hashmap_entry_init(void *entry, unsigned int hash)`::
101
102         Initializes a hashmap_entry structure.
103 +
104 `entry` points to the entry to initialize.
105 +
106 `hash` is the hash code of the entry.
107
108 `void *hashmap_get(const struct hashmap *map, const void *key, const void *keydata)`::
109
110         Returns the hashmap entry for the specified key, or NULL if not found.
111 +
112 `map` is the hashmap structure.
113 +
114 `key` is a hashmap_entry structure (or user data structure that starts with
115 hashmap_entry) that has at least been initialized with the proper hash code
116 (via `hashmap_entry_init`).
117 +
118 If an entry with matching hash code is found, `key` and `keydata` are passed
119 to `hashmap_cmp_fn` to decide whether the entry matches the key.
120
121 `void *hashmap_get_from_hash(const struct hashmap *map, unsigned int hash, const void *keydata)`::
122
123         Returns the hashmap entry for the specified hash code and key data,
124         or NULL if not found.
125 +
126 `map` is the hashmap structure.
127 +
128 `hash` is the hash code of the entry to look up.
129 +
130 If an entry with matching hash code is found, `keydata` is passed to
131 `hashmap_cmp_fn` to decide whether the entry matches the key. The
132 `entry_or_key` parameter points to a bogus hashmap_entry structure that
133 should not be used in the comparison.
134
135 `void *hashmap_get_next(const struct hashmap *map, const void *entry)`::
136
137         Returns the next equal hashmap entry, or NULL if not found. This can be
138         used to iterate over duplicate entries (see `hashmap_add`).
139 +
140 `map` is the hashmap structure.
141 +
142 `entry` is the hashmap_entry to start the search from, obtained via a previous
143 call to `hashmap_get` or `hashmap_get_next`.
144
145 `void hashmap_add(struct hashmap *map, void *entry)`::
146
147         Adds a hashmap entry. This allows to add duplicate entries (i.e.
148         separate values with the same key according to hashmap_cmp_fn).
149 +
150 `map` is the hashmap structure.
151 +
152 `entry` is the entry to add.
153
154 `void *hashmap_put(struct hashmap *map, void *entry)`::
155
156         Adds or replaces a hashmap entry. If the hashmap contains duplicate
157         entries equal to the specified entry, only one of them will be replaced.
158 +
159 `map` is the hashmap structure.
160 +
161 `entry` is the entry to add or replace.
162 +
163 Returns the replaced entry, or NULL if not found (i.e. the entry was added).
164
165 `void *hashmap_remove(struct hashmap *map, const void *key, const void *keydata)`::
166
167         Removes a hashmap entry matching the specified key. If the hashmap
168         contains duplicate entries equal to the specified key, only one of
169         them will be removed.
170 +
171 `map` is the hashmap structure.
172 +
173 `key` is a hashmap_entry structure (or user data structure that starts with
174 hashmap_entry) that has at least been initialized with the proper hash code
175 (via `hashmap_entry_init`).
176 +
177 If an entry with matching hash code is found, `key` and `keydata` are
178 passed to `hashmap_cmp_fn` to decide whether the entry matches the key.
179 +
180 Returns the removed entry, or NULL if not found.
181
182 `void hashmap_iter_init(struct hashmap *map, struct hashmap_iter *iter)`::
183 `void *hashmap_iter_next(struct hashmap_iter *iter)`::
184 `void *hashmap_iter_first(struct hashmap *map, struct hashmap_iter *iter)`::
185
186         Used to iterate over all entries of a hashmap.
187 +
188 `hashmap_iter_init` initializes a `hashmap_iter` structure.
189 +
190 `hashmap_iter_next` returns the next hashmap_entry, or NULL if there are no
191 more entries.
192 +
193 `hashmap_iter_first` is a combination of both (i.e. initializes the iterator
194 and returns the first entry, if any).
195
196 `const char *strintern(const char *string)`::
197 `const void *memintern(const void *data, size_t len)`::
198
199         Returns the unique, interned version of the specified string or data,
200         similar to the `String.intern` API in Java and .NET, respectively.
201         Interned strings remain valid for the entire lifetime of the process.
202 +
203 Can be used as `[x]strdup()` or `xmemdupz` replacement, except that interned
204 strings / data must not be modified or freed.
205 +
206 Interned strings are best used for short strings with high probability of
207 duplicates.
208 +
209 Uses a hashmap to store the pool of interned strings.
210
211 Usage example
212 -------------
213
214 Here's a simple usage example that maps long keys to double values.
215 ------------
216 struct hashmap map;
217
218 struct long2double {
219         struct hashmap_entry ent; /* must be the first member! */
220         long key;
221         double value;
222 };
223
224 static int long2double_cmp(const struct long2double *e1, const struct long2double *e2, const void *unused)
225 {
226         return !(e1->key == e2->key);
227 }
228
229 void long2double_init(void)
230 {
231         hashmap_init(&map, (hashmap_cmp_fn) long2double_cmp, 0);
232 }
233
234 void long2double_free(void)
235 {
236         hashmap_free(&map, 1);
237 }
238
239 static struct long2double *find_entry(long key)
240 {
241         struct long2double k;
242         hashmap_entry_init(&k, memhash(&key, sizeof(long)));
243         k.key = key;
244         return hashmap_get(&map, &k, NULL);
245 }
246
247 double get_value(long key)
248 {
249         struct long2double *e = find_entry(key);
250         return e ? e->value : 0;
251 }
252
253 void set_value(long key, double value)
254 {
255         struct long2double *e = find_entry(key);
256         if (!e) {
257                 e = malloc(sizeof(struct long2double));
258                 hashmap_entry_init(e, memhash(&key, sizeof(long)));
259                 e->key = key;
260                 hashmap_add(&map, e);
261         }
262         e->value = value;
263 }
264 ------------
265
266 Using variable-sized keys
267 -------------------------
268
269 The `hashmap_entry_get` and `hashmap_entry_remove` functions expect an ordinary
270 `hashmap_entry` structure as key to find the correct entry. If the key data is
271 variable-sized (e.g. a FLEX_ARRAY string) or quite large, it is undesirable
272 to create a full-fledged entry structure on the heap and copy all the key data
273 into the structure.
274
275 In this case, the `keydata` parameter can be used to pass
276 variable-sized key data directly to the comparison function, and the `key`
277 parameter can be a stripped-down, fixed size entry structure allocated on the
278 stack.
279
280 See test-hashmap.c for an example using arbitrary-length strings as keys.