libstdc++-v3/include/bits/stl_tree.h

   1 // RB tree implementation -*- C++ -*-
   2
   3 // Copyright (C) 2001, 2002, 2003, 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
   4 //
   5 // This file is part of the GNU ISO C++ Library.  This library is free
   6 // software; you can redistribute it and/or modify it under the
   7 // terms of the GNU General Public License as published by the
   8 // Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
   9 // any later version.
  10
  11 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14 // GNU General Public License for more details.
  15
  16 // You should have received a copy of the GNU General Public License along
  17 // with this library; see the file COPYING.  If not, write to the Free
  18 // Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307,
  19 // USA.
  20
  21 // As a special exception, you may use this file as part of a free software
  22 // library without restriction.  Specifically, if other files instantiate
  23 // templates or use macros or inline functions from this file, or you compile
  24 // this file and link it with other files to produce an executable, this
  25 // file does not by itself cause the resulting executable to be covered by
  26 // the GNU General Public License.  This exception does not however
  27 // invalidate any other reasons why the executable file might be covered by
  28 // the GNU General Public License.
  29
  30 /*
  31  *
  32  * Copyright (c) 1996,1997
  33  * Silicon Graphics Computer Systems, Inc.
  34  *
  35  * Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software
  36  * and its documentation for any purpose is hereby granted without fee,
  37  * provided that the above copyright notice appear in all copies and
  38  * that both that copyright notice and this permission notice appear
  39  * in supporting documentation.  Silicon Graphics makes no
  40  * representations about the suitability of this software for any
  41  * purpose.  It is provided "as is" without express or implied warranty.
  42  *
  43  *
  44  * Copyright (c) 1994
  45  * Hewlett-Packard Company
  46  *
  47  * Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software
  48  * and its documentation for any purpose is hereby granted without fee,
  49  * provided that the above copyright notice appear in all copies and
  50  * that both that copyright notice and this permission notice appear
  51  * in supporting documentation.  Hewlett-Packard Company makes no
  52  * representations about the suitability of this software for any
  53  * purpose.  It is provided "as is" without express or implied warranty.
  54  *
  55  *
  56  */
  57
  58 /** @file stl_tree.h
  59  *  This is an internal header file, included by other library headers.
  60  *  You should not attempt to use it directly.
  61  */
  62
  63 #ifndef _TREE_H
  64 #define _TREE_H 1
  65
  66 #include <bits/stl_algobase.h>
  67 #include <bits/allocator.h>
  68 #include <bits/stl_construct.h>
  69 #include <bits/stl_function.h>
  70 #include <bits/cpp_type_traits.h>
  71
  72 namespace std
  73 {
  74   // Red-black tree class, designed for use in implementing STL
  75   // associative containers (set, multiset, map, and multimap). The
  76   // insertion and deletion algorithms are based on those in Cormen,
  77   // Leiserson, and Rivest, Introduction to Algorithms (MIT Press,
  78   // 1990), except that
  79   //
  80   // (1) the header cell is maintained with links not only to the root
  81   // but also to the leftmost node of the tree, to enable constant
  82   // time begin(), and to the rightmost node of the tree, to enable
  83   // linear time performance when used with the generic set algorithms
  84   // (set_union, etc.)
  85   //
  86   // (2) when a node being deleted has two children its successor node
  87   // is relinked into its place, rather than copied, so that the only
  88   // iterators invalidated are those referring to the deleted node.
  89
  90   enum _Rb_tree_color { _S_red = false, _S_black = true };
  91
  92   struct _Rb_tree_node_base
  93   {
  94     typedef _Rb_tree_node_base* _Base_ptr;
  95     typedef const _Rb_tree_node_base* _Const_Base_ptr;
  96
  97     _Rb_tree_color      _M_color;
  98     _Base_ptr           _M_parent;
  99     _Base_ptr           _M_left;
 100     _Base_ptr           _M_right;
 101
 102     static _Base_ptr
 103     _S_minimum(_Base_ptr __x)
 104     {
 105       while (__x->_M_left != 0) __x = __x->_M_left;
 106       return __x;
 107     }
 108
 109     static _Const_Base_ptr
 110     _S_minimum(_Const_Base_ptr __x)
 111     {
 112       while (__x->_M_left != 0) __x = __x->_M_left;
 113       return __x;
 114     }
 115
 116     static _Base_ptr
 117     _S_maximum(_Base_ptr __x)
 118     {
 119       while (__x->_M_right != 0) __x = __x->_M_right;
 120       return __x;
 121     }
 122
 123     static _Const_Base_ptr
 124     _S_maximum(_Const_Base_ptr __x)
 125     {
 126       while (__x->_M_right != 0) __x = __x->_M_right;
 127       return __x;
 128     }
 129   };
 130
 131   template<typename _Val>
 132     struct _Rb_tree_node : public _Rb_tree_node_base
 133     {
 134       typedef _Rb_tree_node<_Val>* _Link_type;
 135       _Val _M_value_field;
 136     };
 137
 138   _Rb_tree_node_base*
 139   _Rb_tree_increment(_Rb_tree_node_base* __x);
 140
 141   const _Rb_tree_node_base*
 142   _Rb_tree_increment(const _Rb_tree_node_base* __x);
 143
 144   _Rb_tree_node_base*
 145   _Rb_tree_decrement(_Rb_tree_node_base* __x);
 146
 147   const _Rb_tree_node_base*
 148   _Rb_tree_decrement(const _Rb_tree_node_base* __x);
 149
 150   template<typename _Tp>
 151     struct _Rb_tree_iterator
 152     {
 153       typedef _Tp  value_type;
 154       typedef _Tp& reference;
 155       typedef _Tp* pointer;
 156
 157       typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
 158       typedef ptrdiff_t                  difference_type;
 159
 160       typedef _Rb_tree_iterator<_Tp>        _Self;
 161       typedef _Rb_tree_node_base::_Base_ptr _Base_ptr;
 162       typedef _Rb_tree_node<_Tp>*           _Link_type;
 163
 164       _Rb_tree_iterator() { }
 165
 166       _Rb_tree_iterator(_Link_type __x)
 167       : _M_node(__x) { }
 168
 169       reference
 170       operator*() const
 171       { return static_cast<_Link_type>(_M_node)->_M_value_field; }
 172
 173       pointer
 174       operator->() const
 175       { return &static_cast<_Link_type>(_M_node)->_M_value_field; }
 176
 177       _Self&
 178       operator++()
 179       {
 180         _M_node = _Rb_tree_increment(_M_node);
 181         return *this;
 182       }
 183
 184       _Self
 185       operator++(int)
 186       {
 187         _Self __tmp = *this;
 188         _M_node = _Rb_tree_increment(_M_node);
 189         return __tmp;
 190       }
 191
 192       _Self&
 193       operator--()
 194       {
 195         _M_node = _Rb_tree_decrement(_M_node);
 196         return *this;
 197       }
 198
 199       _Self
 200       operator--(int)
 201       {
 202         _Self __tmp = *this;
 203         _M_node = _Rb_tree_decrement(_M_node);
 204         return __tmp;
 205       }
 206
 207       bool
 208       operator==(const _Self& __x) const
 209       { return _M_node == __x._M_node; }
 210
 211       bool
 212       operator!=(const _Self& __x) const
 213       { return _M_node != __x._M_node; }
 214
 215       _Base_ptr _M_node;
 216   };
 217
 218   template<typename _Tp>
 219     struct _Rb_tree_const_iterator
 220     {
 221       typedef _Tp        value_type;
 222       typedef const _Tp& reference;
 223       typedef const _Tp* pointer;
 224
 225       typedef _Rb_tree_iterator<_Tp> iterator;
 226
 227       typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
 228       typedef ptrdiff_t                  difference_type;
 229
 230       typedef _Rb_tree_const_iterator<_Tp>        _Self;
 231       typedef _Rb_tree_node_base::_Const_Base_ptr _Base_ptr;
 232       typedef const _Rb_tree_node<_Tp>*           _Link_type;
 233
 234       _Rb_tree_const_iterator() { }
 235
 236       _Rb_tree_const_iterator(_Link_type __x)
 237       : _M_node(__x) { }
 238
 239       _Rb_tree_const_iterator(const iterator& __it)
 240       : _M_node(__it._M_node) { }
 241
 242       reference
 243       operator*() const
 244       { return static_cast<_Link_type>(_M_node)->_M_value_field; }
 245
 246       pointer
 247       operator->() const
 248       { return &static_cast<_Link_type>(_M_node)->_M_value_field; }
 249
 250       _Self&
 251       operator++()
 252       {
 253         _M_node = _Rb_tree_increment(_M_node);
 254         return *this;
 255       }
 256
 257       _Self
 258       operator++(int)
 259       {
 260         _Self __tmp = *this;
 261         _M_node = _Rb_tree_increment(_M_node);
 262         return __tmp;
 263       }
 264
 265       _Self&
 266       operator--()
 267       {
 268         _M_node = _Rb_tree_decrement(_M_node);
 269         return *this;
 270       }
 271
 272       _Self
 273       operator--(int)
 274       {
 275         _Self __tmp = *this;
 276         _M_node = _Rb_tree_decrement(_M_node);
 277         return __tmp;
 278       }
 279
 280       bool
 281       operator==(const _Self& __x) const
 282       { return _M_node == __x._M_node; }
 283
 284       bool
 285       operator!=(const _Self& __x) const
 286       { return _M_node != __x._M_node; }
 287
 288       _Base_ptr _M_node;
 289     };
 290
 291   template<typename _Val>
 292     inline bool
 293     operator==(const _Rb_tree_iterator<_Val>& __x,
 294                const _Rb_tree_const_iterator<_Val>& __y)
 295     { return __x._M_node == __y._M_node; }
 296
 297   template<typename _Val>
 298     inline bool
 299     operator!=(const _Rb_tree_iterator<_Val>& __x,
 300                const _Rb_tree_const_iterator<_Val>& __y)
 301     { return __x._M_node != __y._M_node; }
 302
 303   void
 304   _Rb_tree_rotate_left(_Rb_tree_node_base* const __x,
 305                        _Rb_tree_node_base*& __root);
 306
 307   void
 308   _Rb_tree_rotate_right(_Rb_tree_node_base* const __x,
 309                         _Rb_tree_node_base*& __root);
 310
 311   void
 312   _Rb_tree_insert_and_rebalance(const bool __insert_left,
 313                                 _Rb_tree_node_base* __x,
 314                                 _Rb_tree_node_base* __p,
 315                                 _Rb_tree_node_base& __header);
 316
 317   _Rb_tree_node_base*
 318   _Rb_tree_rebalance_for_erase(_Rb_tree_node_base* const __z,
 319                                _Rb_tree_node_base& __header);
 320
 321
 322   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 323            typename _Compare, typename _Alloc = allocator<_Val> >
 324     class _Rb_tree
 325     {
 326       typedef typename _Alloc::template rebind<_Rb_tree_node<_Val> >::other
 327               _Node_allocator;
 328
 329     protected:
 330       typedef _Rb_tree_node_base* _Base_ptr;
 331       typedef const _Rb_tree_node_base* _Const_Base_ptr;
 332       typedef _Rb_tree_node<_Val> _Rb_tree_node;
 333
 334     public:
 335       typedef _Key key_type;
 336       typedef _Val value_type;
 337       typedef value_type* pointer;
 338       typedef const value_type* const_pointer;
 339       typedef value_type& reference;
 340       typedef const value_type& const_reference;
 341       typedef _Rb_tree_node* _Link_type;
 342       typedef const _Rb_tree_node* _Const_Link_type;
 343       typedef size_t size_type;
 344       typedef ptrdiff_t difference_type;
 345       typedef _Alloc allocator_type;
 346
 347       allocator_type
 348       get_allocator() const
 349       { return *static_cast<const _Node_allocator*>(&this->_M_impl); }
 350
 351     protected:
 352       _Rb_tree_node*
 353       _M_get_node()
 354       { return _M_impl._Node_allocator::allocate(1); }
 355
 356       void
 357       _M_put_node(_Rb_tree_node* __p)
 358       { _M_impl._Node_allocator::deallocate(__p, 1); }
 359
 360       _Link_type
 361       _M_create_node(const value_type& __x)
 362       {
 363         _Link_type __tmp = _M_get_node();
 364         try
 365           { get_allocator().construct(&__tmp->_M_value_field, __x); }
 366         catch(...)
 367           {
 368             _M_put_node(__tmp);
 369             __throw_exception_again;
 370           }
 371         return __tmp;
 372       }
 373
 374       _Link_type
 375       _M_clone_node(_Const_Link_type __x)
 376       {
 377         _Link_type __tmp = _M_create_node(__x->_M_value_field);
 378         __tmp->_M_color = __x->_M_color;
 379         __tmp->_M_left = 0;
 380         __tmp->_M_right = 0;
 381         return __tmp;
 382       }
 383
 384       void
 385       destroy_node(_Link_type __p)
 386       {
 387         get_allocator().destroy(&__p->_M_value_field);
 388         _M_put_node(__p);
 389       }
 390
 391     protected:
 392       template<typename _Key_compare,
 393                bool _Is_pod_comparator = std::__is_pod<_Key_compare>::_M_type>
 394         struct _Rb_tree_impl : public _Node_allocator
 395         {
 396           _Key_compare          _M_key_compare;
 397           _Rb_tree_node_base    _M_header;
 398           size_type             _M_node_count; // Keeps track of size of tree.
 399
 400           _Rb_tree_impl(const _Node_allocator& __a = _Node_allocator(),
 401                         const _Key_compare& __comp = _Key_compare())
 402           : _Node_allocator(__a), _M_key_compare(__comp), _M_node_count(0)
 403           {
 404             this->_M_header._M_color = _S_red;
 405             this->_M_header._M_parent = 0;
 406             this->_M_header._M_left = &this->_M_header;
 407             this->_M_header._M_right = &this->_M_header;
 408           }
 409         };
 410
 411       // Specialization for _Comparison types that are not capable of
 412       // being base classes / super classes.
 413       template<typename _Key_compare>
 414         struct _Rb_tree_impl<_Key_compare, true> : public _Node_allocator
 415         {
 416           _Key_compare          _M_key_compare;
 417           _Rb_tree_node_base    _M_header;
 418           size_type             _M_node_count; // Keeps track of size of tree.
 419
 420           _Rb_tree_impl(const _Node_allocator& __a = _Node_allocator(),
 421                         const _Key_compare& __comp = _Key_compare())
 422           : _Node_allocator(__a), _M_key_compare(__comp), _M_node_count(0)
 423           {
 424             this->_M_header._M_color = _S_red;
 425             this->_M_header._M_parent = 0;
 426             this->_M_header._M_left = &this->_M_header;
 427             this->_M_header._M_right = &this->_M_header;
 428           }
 429         };
 430
 431       _Rb_tree_impl<_Compare> _M_impl;
 432
 433     protected:
 434       _Base_ptr&
 435       _M_root()
 436       { return this->_M_impl._M_header._M_parent; }
 437
 438       _Const_Base_ptr
 439       _M_root() const
 440       { return this->_M_impl._M_header._M_parent; }
 441
 442       _Base_ptr&
 443       _M_leftmost()
 444       { return this->_M_impl._M_header._M_left; }
 445
 446       _Const_Base_ptr
 447       _M_leftmost() const
 448       { return this->_M_impl._M_header._M_left; }
 449
 450       _Base_ptr&
 451       _M_rightmost()
 452       { return this->_M_impl._M_header._M_right; }
 453
 454       _Const_Base_ptr
 455       _M_rightmost() const
 456       { return this->_M_impl._M_header._M_right; }
 457
 458       _Link_type
 459       _M_begin()
 460       { return static_cast<_Link_type>(this->_M_impl._M_header._M_parent); }
 461
 462       _Const_Link_type
 463       _M_begin() const
 464       {
 465         return static_cast<_Const_Link_type>
 466           (this->_M_impl._M_header._M_parent);
 467       }
 468
 469       _Link_type
 470       _M_end()
 471       { return static_cast<_Link_type>(&this->_M_impl._M_header); }
 472
 473       _Const_Link_type
 474       _M_end() const
 475       { return static_cast<_Const_Link_type>(&this->_M_impl._M_header); }
 476
 477       static const_reference
 478       _S_value(_Const_Link_type __x)
 479       { return __x->_M_value_field; }
 480
 481       static const _Key&
 482       _S_key(_Const_Link_type __x)
 483       { return _KeyOfValue()(_S_value(__x)); }
 484
 485       static _Link_type
 486       _S_left(_Base_ptr __x)
 487       { return static_cast<_Link_type>(__x->_M_left); }
 488
 489       static _Const_Link_type
 490       _S_left(_Const_Base_ptr __x)
 491       { return static_cast<_Const_Link_type>(__x->_M_left); }
 492
 493       static _Link_type
 494       _S_right(_Base_ptr __x)
 495       { return static_cast<_Link_type>(__x->_M_right); }
 496
 497       static _Const_Link_type
 498       _S_right(_Const_Base_ptr __x)
 499       { return static_cast<_Const_Link_type>(__x->_M_right); }
 500
 501       static const_reference
 502       _S_value(_Const_Base_ptr __x)
 503       { return static_cast<_Const_Link_type>(__x)->_M_value_field; }
 504
 505       static const _Key&
 506       _S_key(_Const_Base_ptr __x)
 507       { return _KeyOfValue()(_S_value(__x)); }
 508
 509       static _Base_ptr
 510       _S_minimum(_Base_ptr __x)
 511       { return _Rb_tree_node_base::_S_minimum(__x); }
 512
 513       static _Const_Base_ptr
 514       _S_minimum(_Const_Base_ptr __x)
 515       { return _Rb_tree_node_base::_S_minimum(__x); }
 516
 517       static _Base_ptr
 518       _S_maximum(_Base_ptr __x)
 519       { return _Rb_tree_node_base::_S_maximum(__x); }
 520
 521       static _Const_Base_ptr
 522       _S_maximum(_Const_Base_ptr __x)
 523       { return _Rb_tree_node_base::_S_maximum(__x); }
 524
 525     public:
 526       typedef _Rb_tree_iterator<value_type>       iterator;
 527       typedef _Rb_tree_const_iterator<value_type> const_iterator;
 528
 529       typedef std::reverse_iterator<iterator>       reverse_iterator;
 530       typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
 531
 532     private:
 533       iterator
 534       _M_insert(_Base_ptr __x, _Base_ptr __y, const value_type& __v);
 535
 536       _Link_type
 537       _M_copy(_Const_Link_type __x, _Link_type __p);
 538
 539       void
 540       _M_erase(_Link_type __x);
 541
 542     public:
 543       // allocation/deallocation
 544       _Rb_tree()
 545       { }
 546
 547       _Rb_tree(const _Compare& __comp)
 548       : _M_impl(allocator_type(), __comp)
 549       { }
 550
 551       _Rb_tree(const _Compare& __comp, const allocator_type& __a)
 552       : _M_impl(__a, __comp)
 553       { }
 554
 555       _Rb_tree(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x)
 556       : _M_impl(__x.get_allocator(), __x._M_impl._M_key_compare)
 557       {
 558         if (__x._M_root() != 0)
 559           {
 560             _M_root() = _M_copy(__x._M_begin(), _M_end());
 561             _M_leftmost() = _S_minimum(_M_root());
 562             _M_rightmost() = _S_maximum(_M_root());
 563             _M_impl._M_node_count = __x._M_impl._M_node_count;
 564           }
 565       }
 566
 567       ~_Rb_tree()
 568       { _M_erase(_M_begin()); }
 569
 570       _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>&
 571       operator=(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x);
 572
 573       // Accessors.
 574       _Compare
 575       key_comp() const
 576       { return _M_impl._M_key_compare; }
 577
 578       iterator
 579       begin()
 580       { return static_cast<_Link_type>(this->_M_impl._M_header._M_left); }
 581
 582       const_iterator
 583       begin() const
 584       {
 585         return static_cast<_Const_Link_type>
 586           (this->_M_impl._M_header._M_left);
 587       }
 588
 589       iterator
 590       end()
 591       { return static_cast<_Link_type>(&this->_M_impl._M_header); }
 592
 593       const_iterator
 594       end() const
 595       { return static_cast<_Const_Link_type>(&this->_M_impl._M_header); }
 596
 597       reverse_iterator
 598       rbegin()
 599       { return reverse_iterator(end()); }
 600
 601       const_reverse_iterator
 602       rbegin() const
 603       { return const_reverse_iterator(end()); }
 604
 605       reverse_iterator
 606       rend()
 607       { return reverse_iterator(begin()); }
 608
 609       const_reverse_iterator
 610       rend() const
 611       { return const_reverse_iterator(begin()); }
 612
 613       bool
 614       empty() const
 615       { return _M_impl._M_node_count == 0; }
 616
 617       size_type
 618       size() const
 619       { return _M_impl._M_node_count; }
 620
 621       size_type
 622       max_size() const
 623       { return size_type(-1); }
 624
 625       void
 626       swap(_Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __t);
 627
 628       // Insert/erase.
 629       pair<iterator,bool>
 630       insert_unique(const value_type& __x);
 631
 632       iterator
 633       insert_equal(const value_type& __x);
 634
 635       iterator
 636       insert_unique(iterator __position, const value_type& __x);
 637
 638       iterator
 639       insert_equal(iterator __position, const value_type& __x);
 640
 641       template<typename _InputIterator>
 642       void
 643       insert_unique(_InputIterator __first, _InputIterator __last);
 644
 645       template<typename _InputIterator>
 646       void
 647       insert_equal(_InputIterator __first, _InputIterator __last);
 648
 649       void
 650       erase(iterator __position);
 651
 652       size_type
 653       erase(const key_type& __x);
 654
 655       void
 656       erase(iterator __first, iterator __last);
 657
 658       void
 659       erase(const key_type* __first, const key_type* __last);
 660
 661       void
 662       clear()
 663       {
 664         _M_erase(_M_begin());
 665         _M_leftmost() = _M_end();
 666         _M_root() = 0;
 667         _M_rightmost() = _M_end();
 668         _M_impl._M_node_count = 0;
 669       }
 670
 671       // Set operations.
 672       iterator
 673       find(const key_type& __x);
 674
 675       const_iterator
 676       find(const key_type& __x) const;
 677
 678       size_type
 679       count(const key_type& __x) const;
 680
 681       iterator
 682       lower_bound(const key_type& __x);
 683
 684       const_iterator
 685       lower_bound(const key_type& __x) const;
 686
 687       iterator
 688       upper_bound(const key_type& __x);
 689
 690       const_iterator
 691       upper_bound(const key_type& __x) const;
 692
 693       pair<iterator,iterator>
 694       equal_range(const key_type& __x);
 695
 696       pair<const_iterator, const_iterator>
 697       equal_range(const key_type& __x) const;
 698
 699       // Debugging.
 700       bool
 701       __rb_verify() const;
 702     };
 703
 704   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 705            typename _Compare, typename _Alloc>
 706     inline bool
 707     operator==(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x,
 708                const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __y)
 709     {
 710       return __x.size() == __y.size()
 711              && std::equal(__x.begin(), __x.end(), __y.begin());
 712     }
 713
 714   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 715            typename _Compare, typename _Alloc>
 716     inline bool
 717     operator<(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x,
 718               const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __y)
 719     {
 720       return std::lexicographical_compare(__x.begin(), __x.end(),
 721                                           __y.begin(), __y.end());
 722     }
 723
 724   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 725            typename _Compare, typename _Alloc>
 726     inline bool
 727     operator!=(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x,
 728                const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __y)
 729     { return !(__x == __y); }
 730
 731   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 732            typename _Compare, typename _Alloc>
 733     inline bool
 734     operator>(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x,
 735               const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __y)
 736     { return __y < __x; }
 737
 738   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 739            typename _Compare, typename _Alloc>
 740     inline bool
 741     operator<=(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x,
 742                const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __y)
 743     { return !(__y < __x); }
 744
 745   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 746            typename _Compare, typename _Alloc>
 747     inline bool
 748     operator>=(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x,
 749                const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __y)
 750     { return !(__x < __y); }
 751
 752   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 753            typename _Compare, typename _Alloc>
 754     inline void
 755     swap(_Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x,
 756          _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __y)
 757     { __x.swap(__y); }
 758
 759   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 760            typename _Compare, typename _Alloc>
 761     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>&
 762     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 763     operator=(const _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __x)
 764     {
 765       if (this != &__x)
 766         {
 767           // Note that _Key may be a constant type.
 768           clear();
 769           _M_impl._M_key_compare = __x._M_impl._M_key_compare;
 770           if (__x._M_root() != 0)
 771             {
 772               _M_root() = _M_copy(__x._M_begin(), _M_end());
 773               _M_leftmost() = _S_minimum(_M_root());
 774               _M_rightmost() = _S_maximum(_M_root());
 775               _M_impl._M_node_count = __x._M_impl._M_node_count;
 776             }
 777         }
 778       return *this;
 779     }
 780
 781   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 782            typename _Compare, typename _Alloc>
 783     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator
 784     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 785     _M_insert(_Base_ptr __x, _Base_ptr __p, const _Val& __v)
 786     {
 787       _Link_type __z = _M_create_node(__v);
 788       bool __insert_left;
 789
 790       __insert_left = (__x != 0 || __p == _M_end()
 791                        || _M_impl._M_key_compare(_KeyOfValue()(__v),
 792                                                  _S_key(__p)));
 793
 794       _Rb_tree_insert_and_rebalance(__insert_left, __z, __p,
 795                                     this->_M_impl._M_header);
 796       ++_M_impl._M_node_count;
 797       return iterator(__z);
 798     }
 799
 800   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 801            typename _Compare, typename _Alloc>
 802     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator
 803     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 804     insert_equal(const _Val& __v)
 805     {
 806       _Link_type __x = _M_begin();
 807       _Link_type __y = _M_end();
 808       while (__x != 0)
 809         {
 810           __y = __x;
 811           __x = _M_impl._M_key_compare(_KeyOfValue()(__v), _S_key(__x)) ?
 812                 _S_left(__x) : _S_right(__x);
 813         }
 814       return _M_insert(__x, __y, __v);
 815     }
 816
 817   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 818            typename _Compare, typename _Alloc>
 819     void
 820     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 821     swap(_Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>& __t)
 822     {
 823       if (_M_root() == 0)
 824       {
 825         if (__t._M_root() != 0)
 826         {
 827           _M_root() = __t._M_root();
 828           _M_leftmost() = __t._M_leftmost();
 829           _M_rightmost() = __t._M_rightmost();
 830           _M_root()->_M_parent = _M_end();
 831
 832           __t._M_root() = 0;
 833           __t._M_leftmost() = __t._M_end();
 834           __t._M_rightmost() = __t._M_end();
 835         }
 836       }
 837       else if (__t._M_root() == 0)
 838       {
 839         __t._M_root() = _M_root();
 840         __t._M_leftmost() = _M_leftmost();
 841         __t._M_rightmost() = _M_rightmost();
 842         __t._M_root()->_M_parent = __t._M_end();
 843
 844         _M_root() = 0;
 845         _M_leftmost() = _M_end();
 846         _M_rightmost() = _M_end();
 847       }
 848       else
 849       {
 850         std::swap(_M_root(),__t._M_root());
 851         std::swap(_M_leftmost(),__t._M_leftmost());
 852         std::swap(_M_rightmost(),__t._M_rightmost());
 853
 854         _M_root()->_M_parent = _M_end();
 855         __t._M_root()->_M_parent = __t._M_end();
 856       }
 857       // No need to swap header's color as it does not change.
 858       std::swap(this->_M_impl._M_node_count, __t._M_impl._M_node_count);
 859       std::swap(this->_M_impl._M_key_compare, __t._M_impl._M_key_compare);
 860     }
 861
 862   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 863            typename _Compare, typename _Alloc>
 864     pair<typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue,
 865                            _Compare, _Alloc>::iterator, bool>
 866     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 867     insert_unique(const _Val& __v)
 868     {
 869       _Link_type __x = _M_begin();
 870       _Link_type __y = _M_end();
 871       bool __comp = true;
 872       while (__x != 0)
 873         {
 874           __y = __x;
 875           __comp = _M_impl._M_key_compare(_KeyOfValue()(__v), _S_key(__x));
 876           __x = __comp ? _S_left(__x) : _S_right(__x);
 877         }
 878       iterator __j = iterator(__y);
 879       if (__comp)
 880         if (__j == begin())
 881           return pair<iterator,bool>(_M_insert(__x, __y, __v), true);
 882         else
 883           --__j;
 884       if (_M_impl._M_key_compare(_S_key(__j._M_node), _KeyOfValue()(__v)))
 885         return pair<iterator, bool>(_M_insert(__x, __y, __v), true);
 886       return pair<iterator, bool>(__j, false);
 887     }
 888
 889   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 890            typename _Compare, typename _Alloc>
 891     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator
 892     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 893     insert_unique(iterator __position, const _Val& __v)
 894     {
 895       if (__position._M_node == _M_end()
 896           || __position._M_node == _M_rightmost())
 897         {
 898           if (size() > 0
 899               && _M_impl._M_key_compare(_S_key(_M_rightmost()),
 900                                         _KeyOfValue()(__v)))
 901             return _M_insert(0, _M_rightmost(), __v);
 902           else
 903             return insert_unique(__v).first;
 904         }
 905       else
 906         {
 907           iterator __after = __position;
 908           ++__after;
 909           if (_M_impl._M_key_compare(_S_key(__position._M_node),
 910                                      _KeyOfValue()(__v))
 911               && _M_impl._M_key_compare(_KeyOfValue()(__v),
 912                                         _S_key(__after._M_node)))
 913             {
 914               if (_S_right(__position._M_node) == 0)
 915                 return _M_insert(0, __position._M_node, __v);
 916               else
 917                 return _M_insert(__after._M_node, __after._M_node, __v);
 918               // First argument just needs to be non-null.
 919             }
 920           else
 921             return insert_unique(__v).first;
 922         }
 923     }
 924
 925   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 926            typename _Compare, typename _Alloc>
 927     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator
 928     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 929     insert_equal(iterator __position, const _Val& __v)
 930     {
 931       if (__position._M_node == _M_end()
 932           || __position._M_node == _M_rightmost())
 933         {
 934           if (size() > 0
 935               && !_M_impl._M_key_compare(_KeyOfValue()(__v),
 936                                          _S_key(_M_rightmost())))
 937             return _M_insert(0, _M_rightmost(), __v);
 938           else
 939             return insert_equal(__v);
 940         }
 941       else
 942         {
 943           iterator __after = __position;
 944           ++__after;
 945           if (!_M_impl._M_key_compare(_KeyOfValue()(__v),
 946                                       _S_key(__position._M_node))
 947               && !_M_impl._M_key_compare(_S_key(__after._M_node),
 948                                          _KeyOfValue()(__v)))
 949             {
 950               if (_S_right(__position._M_node) == 0)
 951                 return _M_insert(0, __position._M_node, __v);
 952               else
 953                 return _M_insert(__after._M_node, __after._M_node, __v);
 954               // First argument just needs to be non-null.
 955             }
 956           else
 957             return insert_equal(__v);
 958         }
 959     }
 960
 961   template<typename _Key, typename _Val, typename _KoV,
 962            typename _Cmp, typename _Alloc>
 963     template<class _II>
 964       void
 965       _Rb_tree<_Key, _Val, _KoV, _Cmp, _Alloc>::
 966       insert_equal(_II __first, _II __last)
 967       {
 968         for (; __first != __last; ++__first)
 969           insert_equal(end(), *__first);
 970       }
 971
 972   template<typename _Key, typename _Val, typename _KoV,
 973            typename _Cmp, typename _Alloc>
 974     template<class _II>
 975     void
 976     _Rb_tree<_Key, _Val, _KoV, _Cmp, _Alloc>::
 977     insert_unique(_II __first, _II __last)
 978     {
 979       for (; __first != __last; ++__first)
 980         insert_unique(end(), *__first);
 981     }
 982
 983   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 984            typename _Compare, typename _Alloc>
 985     inline void
 986     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
 987     erase(iterator __position)
 988     {
 989       _Link_type __y =
 990         static_cast<_Link_type>(_Rb_tree_rebalance_for_erase
 991                                 (__position._M_node,
 992                                  this->_M_impl._M_header));
 993       destroy_node(__y);
 994       --_M_impl._M_node_count;
 995     }
 996
 997   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
 998            typename _Compare, typename _Alloc>
 999     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::size_type
1000     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1001     erase(const _Key& __x)
1002     {
1003       pair<iterator,iterator> __p = equal_range(__x);
1004       size_type __n = std::distance(__p.first, __p.second);
1005       erase(__p.first, __p.second);
1006       return __n;
1007     }
1008
1009   template<typename _Key, typename _Val, typename _KoV,
1010            typename _Compare, typename _Alloc>
1011     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KoV, _Compare, _Alloc>::_Link_type
1012     _Rb_tree<_Key, _Val, _KoV, _Compare, _Alloc>::
1013     _M_copy(_Const_Link_type __x, _Link_type __p)
1014     {
1015       // Structural copy.  __x and __p must be non-null.
1016       _Link_type __top = _M_clone_node(__x);
1017       __top->_M_parent = __p;
1018
1019       try
1020         {
1021           if (__x->_M_right)
1022             __top->_M_right = _M_copy(_S_right(__x), __top);
1023           __p = __top;
1024           __x = _S_left(__x);
1025
1026           while (__x != 0)
1027             {
1028               _Link_type __y = _M_clone_node(__x);
1029               __p->_M_left = __y;
1030               __y->_M_parent = __p;
1031               if (__x->_M_right)
1032                 __y->_M_right = _M_copy(_S_right(__x), __y);
1033               __p = __y;
1034               __x = _S_left(__x);
1035             }
1036         }
1037       catch(...)
1038         {
1039           _M_erase(__top);
1040           __throw_exception_again;
1041         }
1042       return __top;
1043     }
1044
1045   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1046            typename _Compare, typename _Alloc>
1047     void
1048     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1049     _M_erase(_Link_type __x)
1050     {
1051       // Erase without rebalancing.
1052       while (__x != 0)
1053         {
1054           _M_erase(_S_right(__x));
1055           _Link_type __y = _S_left(__x);
1056           destroy_node(__x);
1057           __x = __y;
1058         }
1059     }
1060
1061   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1062            typename _Compare, typename _Alloc>
1063     void
1064     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1065     erase(iterator __first, iterator __last)
1066     {
1067       if (__first == begin() && __last == end())
1068         clear();
1069       else
1070         while (__first != __last)
1071           erase(__first++);
1072     }
1073
1074   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1075            typename _Compare, typename _Alloc>
1076     void
1077     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1078     erase(const _Key* __first, const _Key* __last)
1079     {
1080       while (__first != __last)
1081         erase(*__first++);
1082     }
1083
1084   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1085            typename _Compare, typename _Alloc>
1086     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator
1087     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1088     find(const _Key& __k)
1089     {
1090       _Link_type __x = _M_begin(); // Current node.
1091       _Link_type __y = _M_end(); // Last node which is not less than __k.
1092
1093       while (__x != 0)
1094         if (!_M_impl._M_key_compare(_S_key(__x), __k))
1095           __y = __x, __x = _S_left(__x);
1096         else
1097           __x = _S_right(__x);
1098
1099       iterator __j = iterator(__y);
1100       return (__j == end()
1101               || _M_impl._M_key_compare(__k,
1102                                         _S_key(__j._M_node))) ? end() : __j;
1103     }
1104
1105   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1106            typename _Compare, typename _Alloc>
1107     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::const_iterator
1108     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1109     find(const _Key& __k) const
1110     {
1111       _Const_Link_type __x = _M_begin(); // Current node.
1112       _Const_Link_type __y = _M_end(); // Last node which is not less than __k.
1113
1114      while (__x != 0)
1115        {
1116          if (!_M_impl._M_key_compare(_S_key(__x), __k))
1117            __y = __x, __x = _S_left(__x);
1118          else
1119            __x = _S_right(__x);
1120        }
1121      const_iterator __j = const_iterator(__y);
1122      return (__j == end()
1123              || _M_impl._M_key_compare(__k,
1124                                        _S_key(__j._M_node))) ? end() : __j;
1125     }
1126
1127   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1128            typename _Compare, typename _Alloc>
1129     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::size_type
1130     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1131     count(const _Key& __k) const
1132     {
1133       pair<const_iterator, const_iterator> __p = equal_range(__k);
1134       const size_type __n = std::distance(__p.first, __p.second);
1135       return __n;
1136     }
1137
1138   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1139            typename _Compare, typename _Alloc>
1140     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator
1141     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1142     lower_bound(const _Key& __k)
1143     {
1144       _Link_type __x = _M_begin(); // Current node.
1145       _Link_type __y = _M_end(); // Last node which is not less than __k.
1146
1147       while (__x != 0)
1148         if (!_M_impl._M_key_compare(_S_key(__x), __k))
1149           __y = __x, __x = _S_left(__x);
1150         else
1151           __x = _S_right(__x);
1152
1153       return iterator(__y);
1154     }
1155
1156   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1157            typename _Compare, typename _Alloc>
1158     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::const_iterator
1159     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1160     lower_bound(const _Key& __k) const
1161     {
1162       _Const_Link_type __x = _M_begin(); // Current node.
1163       _Const_Link_type __y = _M_end(); // Last node which is not less than __k.
1164
1165       while (__x != 0)
1166         if (!_M_impl._M_key_compare(_S_key(__x), __k))
1167           __y = __x, __x = _S_left(__x);
1168         else
1169           __x = _S_right(__x);
1170
1171       return const_iterator(__y);
1172     }
1173
1174   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1175            typename _Compare, typename _Alloc>
1176     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator
1177     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1178     upper_bound(const _Key& __k)
1179     {
1180       _Link_type __x = _M_begin(); // Current node.
1181       _Link_type __y = _M_end(); // Last node which is greater than __k.
1182
1183       while (__x != 0)
1184         if (_M_impl._M_key_compare(__k, _S_key(__x)))
1185           __y = __x, __x = _S_left(__x);
1186         else
1187           __x = _S_right(__x);
1188
1189       return iterator(__y);
1190     }
1191
1192   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1193            typename _Compare, typename _Alloc>
1194     typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::const_iterator
1195     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1196     upper_bound(const _Key& __k) const
1197     {
1198       _Const_Link_type __x = _M_begin(); // Current node.
1199       _Const_Link_type __y = _M_end(); // Last node which is greater than __k.
1200
1201       while (__x != 0)
1202         if (_M_impl._M_key_compare(__k, _S_key(__x)))
1203           __y = __x, __x = _S_left(__x);
1204         else
1205           __x = _S_right(__x);
1206
1207       return const_iterator(__y);
1208     }
1209
1210   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1211            typename _Compare, typename _Alloc>
1212     inline
1213     pair<typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue,
1214                            _Compare, _Alloc>::iterator,
1215          typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::iterator>
1216     _Rb_tree<_Key, _Val, _KeyOfValue, _Compare, _Alloc>::
1217     equal_range(const _Key& __k)
1218     { return pair<iterator, iterator>(lower_bound(__k), upper_bound(__k)); }
1219
1220   template<typename _Key, typename _Val, typename _KoV,
1221            typename _Compare, typename _Alloc>
1222     inline
1223     pair<typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KoV,
1224                            _Compare, _Alloc>::const_iterator,
1225          typename _Rb_tree<_Key, _Val, _KoV, _Compare, _Alloc>::const_iterator>
1226     _Rb_tree<_Key, _Val, _KoV, _Compare, _Alloc>::
1227     equal_range(const _Key& __k) const
1228     { return pair<const_iterator, const_iterator>(lower_bound(__k),
1229                                                   upper_bound(__k)); }
1230
1231   unsigned int
1232   _Rb_tree_black_count(const _Rb_tree_node_base* __node,
1233                        const _Rb_tree_node_base* __root);
1234
1235   template<typename _Key, typename _Val, typename _KeyOfValue,
1236            typename _Compare, typename _Alloc>
1237     bool
1238     _Rb_tree<_Key,_Val,_KeyOfValue,_Compare,_Alloc>::__rb_verify() const
1239     {
1240       if (_M_impl._M_node_count == 0 || begin() == end())
1241         return _M_impl._M_node_count == 0 && begin() == end()
1242                && this->_M_impl._M_header._M_left == _M_end()
1243                && this->_M_impl._M_header._M_right == _M_end();
1244
1245       unsigned int __len = _Rb_tree_black_count(_M_leftmost(), _M_root());
1246       for (const_iterator __it = begin(); __it != end(); ++__it)
1247         {
1248           _Const_Link_type __x = static_cast<_Const_Link_type>(__it._M_node);
1249           _Const_Link_type __L = _S_left(__x);
1250           _Const_Link_type __R = _S_right(__x);
1251
1252           if (__x->_M_color == _S_red)
1253             if ((__L && __L->_M_color == _S_red)
1254                 || (__R && __R->_M_color == _S_red))
1255               return false;
1256
1257           if (__L && _M_impl._M_key_compare(_S_key(__x), _S_key(__L)))
1258             return false;
1259           if (__R && _M_impl._M_key_compare(_S_key(__R), _S_key(__x)))
1260             return false;
1261
1262           if (!__L && !__R && _Rb_tree_black_count(__x, _M_root()) != __len)
1263             return false;
1264         }
1265
1266       if (_M_leftmost() != _Rb_tree_node_base::_S_minimum(_M_root()))
1267         return false;
1268       if (_M_rightmost() != _Rb_tree_node_base::_S_maximum(_M_root()))
1269         return false;
1270       return true;
1271     }
1272 } // namespace std
1273
1274 #endif