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[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / a-cbhase.ads
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2 --                                                                          --
3 --                         GNAT LIBRARY COMPONENTS                          --
4 --                                                                          --
5 --    A D A . C O N T A I N E R S . B O U N D E D _ H A S H E D _ S E T S   --
6 --                                                                          --
7 --                                 S p e c                                  --
8 --                                                                          --
9 --          Copyright (C) 2004-2012, Free Software Foundation, Inc.         --
10 --                                                                          --
11 -- This specification is derived from the Ada Reference Manual for use with --
12 -- GNAT. The copyright notice above, and the license provisions that follow --
13 -- apply solely to the  contents of the part following the private keyword. --
14 --                                                                          --
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19 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
20 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.                                     --
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23 -- additional permissions described in the GCC Runtime Library Exception,   --
24 -- version 3.1, as published by the Free Software Foundation.               --
25 --                                                                          --
26 -- You should have received a copy of the GNU General Public License and    --
27 -- a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;     --
28 -- see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see    --
29 -- <http://www.gnu.org/licenses/>.                                          --
30 --                                                                          --
31 -- This unit was originally developed by Matthew J Heaney.                  --
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33
34 with Ada.Iterator_Interfaces;
35
36 private with Ada.Containers.Hash_Tables;
37 private with Ada.Streams;
38
39 generic
40    type Element_Type is private;
41
42    with function Hash (Element : Element_Type) return Hash_Type;
43
44    with function Equivalent_Elements
45           (Left, Right : Element_Type) return Boolean;
46
47    with function "=" (Left, Right : Element_Type) return Boolean is <>;
48
49 package Ada.Containers.Bounded_Hashed_Sets is
50    pragma Pure;
51    pragma Remote_Types;
52
53    type Set (Capacity : Count_Type; Modulus : Hash_Type) is tagged private
54      with Constant_Indexing => Constant_Reference,
55           Default_Iterator  => Iterate,
56           Iterator_Element  => Element_Type;
57
58    pragma Preelaborable_Initialization (Set);
59
60    type Cursor is private;
61    pragma Preelaborable_Initialization (Cursor);
62
63    Empty_Set : constant Set;
64    --  Set objects declared without an initialization expression are
65    --  initialized to the value Empty_Set.
66
67    No_Element : constant Cursor;
68    --  Cursor objects declared without an initialization expression are
69    --  initialized to the value No_Element.
70
71    function Has_Element (Position : Cursor) return Boolean;
72    --  Equivalent to Position /= No_Element
73
74    package Set_Iterator_Interfaces is new
75      Ada.Iterator_Interfaces (Cursor, Has_Element);
76
77    function "=" (Left, Right : Set) return Boolean;
78    --  For each element in Left, set equality attempts to find the equal
79    --  element in Right; if a search fails, then set equality immediately
80    --  returns False. The search works by calling Hash to find the bucket in
81    --  the Right set that corresponds to the Left element. If the bucket is
82    --  non-empty, the search calls the generic formal element equality operator
83    --  to compare the element (in Left) to the element of each node in the
84    --  bucket (in Right); the search terminates when a matching node in the
85    --  bucket is found, or the nodes in the bucket are exhausted. (Note that
86    --  element equality is called here, not Equivalent_Elements. Set equality
87    --  is the only operation in which element equality is used. Compare set
88    --  equality to Equivalent_Sets, which does call Equivalent_Elements.)
89
90    function Equivalent_Sets (Left, Right : Set) return Boolean;
91    --  Similar to set equality, with the difference that the element in Left is
92    --  compared to the elements in Right using the generic formal
93    --  Equivalent_Elements operation instead of element equality.
94
95    function To_Set (New_Item : Element_Type) return Set;
96    --  Constructs a singleton set comprising New_Element. To_Set calls Hash to
97    --  determine the bucket for New_Item.
98
99    function Capacity (Container : Set) return Count_Type;
100    --  Returns the current capacity of the set. Capacity is the maximum length
101    --  before which rehashing in guaranteed not to occur.
102
103    procedure Reserve_Capacity (Container : in out Set; Capacity : Count_Type);
104    --  If the value of the Capacity actual parameter is less or equal to
105    --  Container.Capacity, then the operation has no effect.  Otherwise it
106    --  raises Capacity_Error (as no expansion of capacity is possible for a
107    --  bounded form).
108
109    function Default_Modulus (Capacity : Count_Type) return Hash_Type;
110    --  Returns a modulus value (hash table size) which is optimal for the
111    --  specified capacity (which corresponds to the maximum number of items).
112
113    function Length (Container : Set) return Count_Type;
114    --  Returns the number of items in the set
115
116    function Is_Empty (Container : Set) return Boolean;
117    --  Equivalent to Length (Container) = 0
118
119    procedure Clear (Container : in out Set);
120    --  Removes all of the items from the set
121
122    function Element (Position : Cursor) return Element_Type;
123    --  Returns the element of the node designated by the cursor
124
125    procedure Replace_Element
126      (Container : in out Set;
127       Position  : Cursor;
128       New_Item  : Element_Type);
129    --  If New_Item is equivalent (as determined by calling Equivalent_Elements)
130    --  to the element of the node designated by Position, then New_Element is
131    --  assigned to that element. Otherwise, it calls Hash to determine the
132    --  bucket for New_Item. If the bucket is not empty, then it calls
133    --  Equivalent_Elements for each node in that bucket to determine whether
134    --  New_Item is equivalent to an element in that bucket. If
135    --  Equivalent_Elements returns True then Program_Error is raised (because
136    --  an element may appear only once in the set); otherwise, New_Item is
137    --  assigned to the node designated by Position, and the node is moved to
138    --  its new bucket.
139
140    procedure Query_Element
141      (Position : Cursor;
142       Process  : not null access procedure (Element : Element_Type));
143    --  Calls Process with the element (having only a constant view) of the node
144    --  designated by the cursor.
145
146    type Constant_Reference_Type
147      (Element : not null access constant Element_Type) is private
148         with Implicit_Dereference => Element;
149
150    function Constant_Reference
151      (Container : aliased Set;
152       Position  : Cursor) return Constant_Reference_Type;
153
154    procedure Assign (Target : in out Set; Source : Set);
155    --  If Target denotes the same object as Source, then the operation has no
156    --  effect. If the Target capacity is less then the Source length, then
157    --  Assign raises Capacity_Error.  Otherwise, Assign clears Target and then
158    --  copies the (active) elements from Source to Target.
159
160    function Copy
161      (Source   : Set;
162       Capacity : Count_Type := 0;
163       Modulus  : Hash_Type := 0) return Set;
164    --  Constructs a new set object whose elements correspond to Source.  If the
165    --  Capacity parameter is 0, then the capacity of the result is the same as
166    --  the length of Source. If the Capacity parameter is equal or greater than
167    --  the length of Source, then the capacity of the result is the specified
168    --  value. Otherwise, Copy raises Capacity_Error. If the Modulus parameter
169    --  is 0, then the modulus of the result is the value returned by a call to
170    --  Default_Modulus with the capacity parameter determined as above;
171    --  otherwise the modulus of the result is the specified value.
172
173    procedure Move (Target : in out Set; Source : in out Set);
174    --  Clears Target (if it's not empty), and then moves (not copies) the
175    --  buckets array and nodes from Source to Target.
176
177    procedure Insert
178      (Container : in out Set;
179       New_Item  : Element_Type;
180       Position  : out Cursor;
181       Inserted  : out Boolean);
182    --  Conditionally inserts New_Item into the set. If New_Item is already in
183    --  the set, then Inserted returns False and Position designates the node
184    --  containing the existing element (which is not modified). If New_Item is
185    --  not already in the set, then Inserted returns True and Position
186    --  designates the newly-inserted node containing New_Item. The search for
187    --  an existing element works as follows. Hash is called to determine
188    --  New_Item's bucket; if the bucket is non-empty, then Equivalent_Elements
189    --  is called to compare New_Item to the element of each node in that
190    --  bucket. If the bucket is empty, or there were no equivalent elements in
191    --  the bucket, the search "fails" and the New_Item is inserted in the set
192    --  (and Inserted returns True); otherwise, the search "succeeds" (and
193    --  Inserted returns False).
194
195    procedure Insert  (Container : in out Set; New_Item : Element_Type);
196    --  Attempts to insert New_Item into the set, performing the usual insertion
197    --  search (which involves calling both Hash and Equivalent_Elements); if
198    --  the search succeeds (New_Item is equivalent to an element already in the
199    --  set, and so was not inserted), then this operation raises
200    --  Constraint_Error. (This version of Insert is similar to Replace, but
201    --  having the opposite exception behavior. It is intended for use when you
202    --  want to assert that the item is not already in the set.)
203
204    procedure Include (Container : in out Set; New_Item : Element_Type);
205    --  Attempts to insert New_Item into the set. If an element equivalent to
206    --  New_Item is already in the set (the insertion search succeeded, and
207    --  hence New_Item was not inserted), then the value of New_Item is assigned
208    --  to the existing element. (This insertion operation only raises an
209    --  exception if cursor tampering occurs. It is intended for use when you
210    --  want to insert the item in the set, and you don't care whether an
211    --  equivalent element is already present.)
212
213    procedure Replace (Container : in out Set; New_Item : Element_Type);
214    --  Searches for New_Item in the set; if the search fails (because an
215    --  equivalent element was not in the set), then it raises
216    --  Constraint_Error. Otherwise, the existing element is assigned the value
217    --  New_Item. (This is similar to Insert, but with the opposite exception
218    --  behavior. It is intended for use when you want to assert that the item
219    --  is already in the set.)
220
221    procedure Exclude (Container : in out Set; Item : Element_Type);
222    --  Searches for Item in the set, and if found, removes its node from the
223    --  set and then deallocates it. The search works as follows. The operation
224    --  calls Hash to determine the item's bucket; if the bucket is not empty,
225    --  it calls Equivalent_Elements to compare Item to the element of each node
226    --  in the bucket. (This is the deletion analog of Include. It is intended
227    --  for use when you want to remove the item from the set, but don't care
228    --  whether the item is already in the set.)
229
230    procedure Delete  (Container : in out Set; Item : Element_Type);
231    --  Searches for Item in the set (which involves calling both Hash and
232    --  Equivalent_Elements). If the search fails, then the operation raises
233    --  Constraint_Error. Otherwise it removes the node from the set and then
234    --  deallocates it. (This is the deletion analog of non-conditional
235    --  Insert. It is intended for use when you want to assert that the item is
236    --  already in the set.)
237
238    procedure Delete (Container : in out Set; Position : in out Cursor);
239    --  Removes the node designated by Position from the set, and then
240    --  deallocates the node. The operation calls Hash to determine the bucket,
241    --  and then compares Position to each node in the bucket until there's a
242    --  match (it does not call Equivalent_Elements).
243
244    procedure Union (Target : in out Set; Source : Set);
245    --  Iterates over the Source set, and conditionally inserts each element
246    --  into Target.
247
248    function Union (Left, Right : Set) return Set;
249    --  The operation first copies the Left set to the result, and then iterates
250    --  over the Right set to conditionally insert each element into the result.
251
252    function "or" (Left, Right : Set) return Set renames Union;
253
254    procedure Intersection (Target : in out Set; Source : Set);
255    --  Iterates over the Target set (calling First and Next), calling Find to
256    --  determine whether the element is in Source. If an equivalent element is
257    --  not found in Source, the element is deleted from Target.
258
259    function Intersection (Left, Right : Set) return Set;
260    --  Iterates over the Left set, calling Find to determine whether the
261    --  element is in Right. If an equivalent element is found, it is inserted
262    --  into the result set.
263
264    function "and" (Left, Right : Set) return Set renames Intersection;
265
266    procedure Difference (Target : in out Set; Source : Set);
267    --  Iterates over the Source (calling First and Next), calling Find to
268    --  determine whether the element is in Target. If an equivalent element is
269    --  found, it is deleted from Target.
270
271    function Difference (Left, Right : Set) return Set;
272    --  Iterates over the Left set, calling Find to determine whether the
273    --  element is in the Right set. If an equivalent element is not found, the
274    --  element is inserted into the result set.
275
276    function "-" (Left, Right : Set) return Set renames Difference;
277
278    procedure Symmetric_Difference (Target : in out Set; Source : Set);
279    --  The operation iterates over the Source set, searching for the element
280    --  in Target (calling Hash and Equivalent_Elements). If an equivalent
281    --  element is found, it is removed from Target; otherwise it is inserted
282    --  into Target.
283
284    function Symmetric_Difference (Left, Right : Set) return Set;
285    --  The operation first iterates over the Left set. It calls Find to
286    --  determine whether the element is in the Right set. If no equivalent
287    --  element is found, the element from Left is inserted into the result. The
288    --  operation then iterates over the Right set, to determine whether the
289    --  element is in the Left set. If no equivalent element is found, the Right
290    --  element is inserted into the result.
291
292    function "xor" (Left, Right : Set) return Set
293      renames Symmetric_Difference;
294
295    function Overlap (Left, Right : Set) return Boolean;
296    --  Iterates over the Left set (calling First and Next), calling Find to
297    --  determine whether the element is in the Right set. If an equivalent
298    --  element is found, the operation immediately returns True. The operation
299    --  returns False if the iteration over Left terminates without finding any
300    --  equivalent element in Right.
301
302    function Is_Subset (Subset : Set; Of_Set : Set) return Boolean;
303    --  Iterates over Subset (calling First and Next), calling Find to determine
304    --  whether the element is in Of_Set. If no equivalent element is found in
305    --  Of_Set, the operation immediately returns False. The operation returns
306    --  True if the iteration over Subset terminates without finding an element
307    --  not in Of_Set (that is, every element in Subset is equivalent to an
308    --  element in Of_Set).
309
310    function First (Container : Set) return Cursor;
311    --  Returns a cursor that designates the first non-empty bucket, by
312    --  searching from the beginning of the buckets array.
313
314    function Next (Position : Cursor) return Cursor;
315    --  Returns a cursor that designates the node that follows the current one
316    --  designated by Position. If Position designates the last node in its
317    --  bucket, the operation calls Hash to compute the index of this bucket,
318    --  and searches the buckets array for the first non-empty bucket, starting
319    --  from that index; otherwise, it simply follows the link to the next node
320    --  in the same bucket.
321
322    procedure Next (Position : in out Cursor);
323    --  Equivalent to Position := Next (Position)
324
325    function Find
326      (Container : Set;
327       Item      : Element_Type) return Cursor;
328    --  Searches for Item in the set. Find calls Hash to determine the item's
329    --  bucket; if the bucket is not empty, it calls Equivalent_Elements to
330    --  compare Item to each element in the bucket. If the search succeeds, Find
331    --  returns a cursor designating the node containing the equivalent element;
332    --  otherwise, it returns No_Element.
333
334    function Contains (Container : Set; Item : Element_Type) return Boolean;
335    --  Equivalent to Find (Container, Item) /= No_Element
336
337    function Equivalent_Elements (Left, Right : Cursor) return Boolean;
338    --  Returns the result of calling Equivalent_Elements with the elements of
339    --  the nodes designated by cursors Left and Right.
340
341    function Equivalent_Elements
342      (Left  : Cursor;
343       Right : Element_Type) return Boolean;
344    --  Returns the result of calling Equivalent_Elements with element of the
345    --  node designated by Left and element Right.
346
347    function Equivalent_Elements
348      (Left  : Element_Type;
349       Right : Cursor) return Boolean;
350    --  Returns the result of calling Equivalent_Elements with element Left and
351    --  the element of the node designated by Right.
352
353    procedure Iterate
354      (Container : Set;
355       Process   : not null access procedure (Position : Cursor));
356    --  Calls Process for each node in the set
357
358    function Iterate
359      (Container : Set)
360       return Set_Iterator_Interfaces.Forward_Iterator'Class;
361
362    generic
363       type Key_Type (<>) is private;
364
365       with function Key (Element : Element_Type) return Key_Type;
366
367       with function Hash (Key : Key_Type) return Hash_Type;
368
369       with function Equivalent_Keys (Left, Right : Key_Type) return Boolean;
370
371    package Generic_Keys is
372
373       function Key (Position : Cursor) return Key_Type;
374       --  Applies generic formal operation Key to the element of the node
375       --  designated by Position.
376
377       function Element (Container : Set; Key : Key_Type) return Element_Type;
378       --  Searches (as per the key-based Find) for the node containing Key, and
379       --  returns the associated element.
380
381       procedure Replace
382         (Container : in out Set;
383          Key       : Key_Type;
384          New_Item  : Element_Type);
385       --  Searches (as per the key-based Find) for the node containing Key, and
386       --  then replaces the element of that node (as per the element-based
387       --  Replace_Element).
388
389       procedure Exclude (Container : in out Set; Key : Key_Type);
390       --  Searches for Key in the set, and if found, removes its node from the
391       --  set and then deallocates it. The search works by first calling Hash
392       --  (on Key) to determine the bucket; if the bucket is not empty, it
393       --  calls Equivalent_Keys to compare parameter Key to the value of
394       --  generic formal operation Key applied to element of each node in the
395       --  bucket.
396
397       procedure Delete (Container : in out Set; Key : Key_Type);
398       --  Deletes the node containing Key as per Exclude, with the difference
399       --  that Constraint_Error is raised if Key is not found.
400
401       function Find (Container : Set; Key : Key_Type) return Cursor;
402       --  Searches for the node containing Key, and returns a cursor
403       --  designating the node. The search works by first calling Hash (on Key)
404       --  to determine the bucket. If the bucket is not empty, the search
405       --  compares Key to the element of each node in the bucket, and returns
406       --  the matching node. The comparison itself works by applying the
407       --  generic formal Key operation to the element of the node, and then
408       --  calling generic formal operation Equivalent_Keys.
409
410       function Contains (Container : Set; Key : Key_Type) return Boolean;
411       --  Equivalent to Find (Container, Key) /= No_Element
412
413       procedure Update_Element_Preserving_Key
414         (Container : in out Set;
415          Position  : Cursor;
416          Process   : not null access
417                        procedure (Element : in out Element_Type));
418       --  Calls Process with the element of the node designated by Position,
419       --  but with the restriction that the key-value of the element is not
420       --  modified. The operation first makes a copy of the value returned by
421       --  applying generic formal operation Key on the element of the node, and
422       --  then calls Process with the element. The operation verifies that the
423       --  key-part has not been modified by calling generic formal operation
424       --  Equivalent_Keys to compare the saved key-value to the value returned
425       --  by applying generic formal operation Key to the post-Process value of
426       --  element. If the key values compare equal then the operation
427       --  completes. Otherwise, the node is removed from the map and
428       --  Program_Error is raised.
429
430       type Reference_Type (Element : not null access Element_Type) is private
431         with Implicit_Dereference => Element;
432
433       function Reference_Preserving_Key
434         (Container : aliased in out Set;
435          Position  : Cursor) return Reference_Type;
436
437       function Constant_Reference
438         (Container : aliased Set;
439          Key       : Key_Type) return Constant_Reference_Type;
440
441       function Reference_Preserving_Key
442         (Container : aliased in out Set;
443          Key       : Key_Type) return Reference_Type;
444
445    private
446       type Reference_Type (Element : not null access Element_Type)
447          is null record;
448
449       use Ada.Streams;
450
451       procedure Read
452         (Stream : not null access Root_Stream_Type'Class;
453          Item   : out Reference_Type);
454
455       for Reference_Type'Read use Read;
456
457       procedure Write
458         (Stream : not null access Root_Stream_Type'Class;
459          Item   : Reference_Type);
460
461       for Reference_Type'Write use Write;
462
463    end Generic_Keys;
464
465 private
466    pragma Inline (Next);
467
468    type Node_Type is record
469       Element : aliased Element_Type;
470       Next    : Count_Type;
471    end record;
472
473    package HT_Types is
474      new Hash_Tables.Generic_Bounded_Hash_Table_Types (Node_Type);
475
476    type Set (Capacity : Count_Type; Modulus : Hash_Type) is
477       new HT_Types.Hash_Table_Type (Capacity, Modulus) with null record;
478
479    use HT_Types;
480    use Ada.Streams;
481
482    procedure Write
483      (Stream    : not null access Root_Stream_Type'Class;
484       Container : Set);
485
486    for Set'Write use Write;
487
488    procedure Read
489      (Stream    : not null access Root_Stream_Type'Class;
490       Container : out Set);
491
492    for Set'Read use Read;
493
494    type Set_Access is access all Set;
495    for Set_Access'Storage_Size use 0;
496
497    --  Note: If a Cursor object has no explicit initialization expression,
498    --  it must default initialize to the same value as constant No_Element.
499    --  The Node component of type Cursor has scalar type Count_Type, so it
500    --  requires an explicit initialization expression of its own declaration,
501    --  in order for objects of record type Cursor to properly initialize.
502
503    type Cursor is record
504       Container : Set_Access;
505       Node      : Count_Type := 0;
506    end record;
507
508    procedure Write
509      (Stream : not null access Root_Stream_Type'Class;
510       Item   : Cursor);
511
512    for Cursor'Write use Write;
513
514    procedure Read
515      (Stream : not null access Root_Stream_Type'Class;
516       Item   : out Cursor);
517
518    for Cursor'Read use Read;
519
520    type Constant_Reference_Type
521      (Element : not null access constant Element_Type) is null record;
522
523    procedure Read
524      (Stream : not null access Root_Stream_Type'Class;
525       Item   : out Constant_Reference_Type);
526
527    for Constant_Reference_Type'Read use Read;
528
529    procedure Write
530      (Stream : not null access Root_Stream_Type'Class;
531       Item   : Constant_Reference_Type);
532
533    for Constant_Reference_Type'Write use Write;
534
535    Empty_Set : constant Set :=
536                  (Hash_Table_Type with Capacity => 0, Modulus => 0);
537
538    No_Element : constant Cursor := (Container => null, Node => 0);
539
540 end Ada.Containers.Bounded_Hashed_Sets;