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[silc.git] / lib / silcutil / silchashtable.h
1 /*
2
3   silchashtable.h 
4
5   Author: Pekka Riikonen <priikone@silcnet.org>
6
7   Copyright (C) 2001 - 2002 Pekka Riikonen
8
9   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10   it under the terms of the GNU General Public License as published by
11   the Free Software Foundation; version 2 of the License.
12
13   This program is distributed in the hope that it will be useful,
14   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16   GNU General Public License for more details.
17
18 */
19
20 /****h* silcutil/SilcHashTableAPI
21  *
22  * DESCRIPTION
23  *
24  * Implementation of collision resistant hash table. This is a hash table
25  * that provides a reliable (what you add there stays there, and duplicate
26  * keys are allowed) with as fast reference to the key as possible. If
27  * there are a lot of duplicate keys in the hash table the lookup gets
28  * slower of course. However, this is reliable and no data is lost at any
29  * point. If you know that you never have duplicate keys then this is as
30  * fast as any simple hash table.
31  *
32  * The interface provides many ways to search the hash table including
33  * an extended interface where caller can specify its own hash and comparison
34  * functions.
35  *
36  * There are two ways tro traverse the entire hash table if this feature
37  * is needed. There exists a foreach function that calls a foreach
38  * callback for each entry in the hash table. Other way is to use
39  * SilcHashTableList structure and traverse the hash table inside while()
40  * using the list structure. Both are equally fast.
41  *
42  ***/
43
44 #ifndef SILCHASHTABLE_H
45 #define SILCHASHTABLE_H
46
47 /****s* silcutil/SilcHashTableAPI/SilcHashTable
48  *
49  * NAME
50  * 
51  *    typedef struct SilcHashTableStruct *SilcHashTable;
52  *
53  * DESCRIPTION
54  *
55  *    This context is the actual hash table and is allocated
56  *    by silc_hash_table_alloc and given as argument usually to
57  *    all silc_hash_table_* functions.  It is freed by the
58  *    silc_hash_table_free function.
59  *
60  ***/
61 typedef struct SilcHashTableStruct *SilcHashTable;
62
63 /****s* silcutil/SilcHashTableAPI/SilcHashTableList
64  *
65  * NAME
66  * 
67  *    typedef struct SilcHashTableListStruct SilcHashTableList;
68  *
69  * DESCRIPTION
70  *
71  *    This structure is used to tarverse the hash table. This structure
72  *    is given as argument to the silc_hash_table_list function to 
73  *    initialize it and then used to traverse the hash table with the
74  *    silc_hash_table_get function. It needs not be allocated or freed.
75  *
76  * EXAMPLE
77  *
78  *    SilcHashTableList htl;
79  *    silc_hash_table_list(hash_table, &htl);
80  *    while (silc_hash_table_get(&htl, (void *)&key, (void *)&context))
81  *      ...
82  *    silc_hash_table_list_reset(&htl);
83  *
84  * SOURCE
85  */
86 typedef struct SilcHashTableListStruct SilcHashTableList;
87
88 /* List structure to traverse the hash table. */
89 struct SilcHashTableListStruct {
90   SilcHashTable ht;
91   void *entry;
92   SilcUInt32 index;
93   bool auto_rehash;
94 };
95 /***/
96
97 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/SilcHashFunction
98  *
99  * SYNOPSIS
100  *
101  *    typedef SilcUInt32 (*SilcHashFunction)(void *key, void *user_context);
102  *
103  * DESCRIPTION
104  *
105  *    A type for the hash function. This function is used to hash the
106  *    provided key value `key' and return the index for the hash table.
107  *    The `user_context' is application specific context and is delivered
108  *    to the callback.
109  *
110  ***/
111 typedef SilcUInt32 (*SilcHashFunction)(void *key, void *user_context);
112
113 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/SilcHashCompare
114  *
115  * SYNOPSIS
116  *
117  *    typedef bool (*SilcHashCompare)(void *key1, void *key2, 
118  *                                    void *user_context);
119  *
120  * DESCRIPTION
121  *
122  *    A comparison funtion that is called to compare the two keys `key1' and
123  *    `key2'. If they are equal this must return TRUE or FALSE otherwise.
124  *    The application provides this function when allocating a new hash table.
125  *    The `user_context' is application specific context and is delivered
126  *    to the callback.
127  *
128  ***/
129 typedef bool (*SilcHashCompare)(void *key1, void *key2, void *user_context);
130
131 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/SilcHashDestructor
132  *
133  * SYNOPSIS
134  *
135  *    typedef void (*SilcHashDestructor)(void *key, void *context, 
136  *                                       void *user_context);
137  *
138  * DESCRIPTION
139  *
140  *    A destructor callback that the library will call to destroy the 
141  *    `key' and `context'.  The appliation provides the function when
142  *    allocating a new hash table. The `user_context' is application
143  *    specific context and is delivered to the callback.
144  *
145  ***/
146 typedef void (*SilcHashDestructor)(void *key, void *context, 
147                                    void *user_context);
148
149 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/SilcHashForeach
150  *
151  * SYNOPSIS
152  *
153  *    typedef void (*SilcHashForeach)(void *key, void *context, 
154  *                                    void *user_context);
155  *
156  * DESCRIPTION
157  *
158  *    Foreach function. This is called when traversing the entrys in the
159  *    hash table using silc_hash_table_foreach. The `user_context' is
160  *    application specific context and is delivered to the callback.
161  *
162  ***/
163 typedef void (*SilcHashForeach)(void *key, void *context, void *user_context);
164
165 /* Simple hash table interface */
166
167 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_alloc
168  *
169  * SYNOPSIS
170  *
171  *    SilcHashTable silc_hash_table_alloc(SilcUInt32 table_size, 
172  *                                        SilcHashFunction hash,
173  *                                        void *hash_user_context,
174  *                                        SilcHashCompare compare,
175  *                                        void *compare_user_context,
176  *                                        SilcHashDestructor destructor,
177  *                                        void *destructor_user_context,
178  *                                        bool auto_rehash);
179  *
180  * DESCRIPTION
181  *
182  *    Allocates new hash table and returns it.  If the `table_size' is not
183  *    zero then the hash table size is the size provided. If zero then the
184  *    default size will be used. Note that if the `table_size' is provided
185  *    it should be a prime. The `hash', `compare' and `destructor' are
186  *    the hash function, the key comparison function and key and context
187  *    destructor function, respectively. The `hash' is mandatory, the others
188  *    are optional.
189  *
190  ***/
191 SilcHashTable silc_hash_table_alloc(SilcUInt32 table_size, 
192                                     SilcHashFunction hash,
193                                     void *hash_user_context,
194                                     SilcHashCompare compare,
195                                     void *compare_user_context,
196                                     SilcHashDestructor destructor,
197                                     void *destructor_user_context,
198                                     bool auto_rehash);
199
200 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_free
201  *
202  * SYNOPSIS
203  *
204  *    void silc_hash_table_free(SilcHashTable ht);
205  *
206  * DESCRIPTION
207  *
208  *    Frees the hash table. The destructor function provided in the
209  *    silc_hash_table_alloc will be called for all keys in the hash table.
210  *
211  ***/
212 void silc_hash_table_free(SilcHashTable ht);
213
214 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_size
215  *
216  * SYNOPSIS
217  *
218  *    SilcUInt32 silc_hash_table_size(SilcHashTable ht);
219  *
220  * DESCRIPTION
221  *
222  *    Returns the size of the hash table. This is the true size of the
223  *    hash table.
224  *
225  ***/
226 SilcUInt32 silc_hash_table_size(SilcHashTable ht);
227
228 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_count
229  *
230  * SYNOPSIS
231  *
232  *    SilcUInt32 silc_hash_table_count(SilcHashTable ht);
233  *
234  * DESCRIPTION
235  *
236  *    Returns the number of the entires in the hash table. If there is more
237  *    entries in the table thatn the size of the hash table calling the
238  *    silc_hash_table_rehash is recommended.
239  *
240  ***/
241 SilcUInt32 silc_hash_table_count(SilcHashTable ht);
242
243 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_add
244  *
245  * SYNOPSIS
246  *
247  *    void silc_hash_table_add(SilcHashTable ht, void *key, void *context);
248  *
249  * DESCRIPTION
250  *
251  *    Adds new entry to the hash table. The `key' is hashed using the
252  *    hash function and the both `key' and `context' will be saved to the
253  *    hash table. This function quarantees that the entry is always added
254  *    to the hash table reliably (it is collision resistant).
255  *
256  ***/
257 void silc_hash_table_add(SilcHashTable ht, void *key, void *context);
258
259 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_replace
260  *
261  * SYNOPSIS
262  *
263  *    void silc_hash_table_replace(SilcHashTable ht, void *key, void *context);
264  *
265  * DESCRIPTION
266  *
267  *    Same as silc_hash_table_add but if the `key' already exists in the
268  *    hash table the old key and the old context will be replaced with the
269  *    `key' and the `context. The destructor function will be called for the
270  *    replaced key and context.
271  *
272  ***/
273 void silc_hash_table_replace(SilcHashTable ht, void *key, void *context);
274
275 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_del
276  *
277  * SYNOPSIS
278  *
279  *    bool silc_hash_table_del(SilcHashTable ht, void *key);
280  *
281  * DESCRIPTION
282  *
283  *    Removes the entry from the hash table by the provided `key'. This will
284  *    call the destructor funtion for the found entry. Return TRUE if the
285  *    entry was removed successfully and FALSE otherwise.
286  *
287  ***/
288 bool silc_hash_table_del(SilcHashTable ht, void *key);
289
290 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_del_by_context
291  *
292  * SYNOPSIS
293  *
294  *    bool silc_hash_table_del_by_context(SilcHashTable ht, void *key, 
295  *                                        void *context);
296  *
297  * DESCRIPTION
298  *
299  *    Same as silc_hash_table_del but verifies that the context associated
300  *    with the `key' matches the `context'. This is handy to use with hash
301  *    tables that may have duplicate keys. In that case the `context' may
302  *    be used to check whether the correct entry is being deleted.
303  *
304  ***/
305 bool silc_hash_table_del_by_context(SilcHashTable ht, void *key, 
306                                     void *context);
307
308 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_find
309  *
310  * SYNOPSIS
311  *
312  *    bool silc_hash_table_find(SilcHashTable ht, void *key,
313  *                              void **ret_key, void **ret_context);
314  *
315  * DESCRIPTION
316  *
317  *    Finds the entry in the hash table by the provided `key' as fast as
318  *    possible. Return TRUE if the entry was found and FALSE otherwise. 
319  *    The found entry is returned to the `ret_key' and `ret_context',
320  *    respectively. If the `ret_key and `ret_context' are NULL then this
321  *    maybe used only to check whether given key exists in the table.
322  *
323  ***/
324 bool silc_hash_table_find(SilcHashTable ht, void *key,
325                           void **ret_key, void **ret_context);
326
327 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_find_foreach
328  *
329  * SYNOPSIS
330  *
331  *    void silc_hash_table_find_foreach(SilcHashTable ht, void *key,
332  *                                      SilcHashForeach foreach, 
333  *                                      void *user_context);
334  *
335  * DESCRIPTION
336  *
337  *    As the hash table is collision resistant it is possible to save duplicate
338  *    keys to the hash table. This function can be used to find all keys
339  *    and contexts from the hash table that are found using the `key'. The
340  *    `foreach' is called for every found key.
341  *
342  * NOTES
343  *
344  *    The hash table will not be rehashed during the traversing of the table,
345  *    even if the table was marked as auto rehashable.  The caller also must
346  *    not call silc_hash_table_rehash while traversing the table.
347  *
348  ***/
349 void silc_hash_table_find_foreach(SilcHashTable ht, void *key,
350                                   SilcHashForeach foreach, void *user_context);
351
352 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_foreach
353  *
354  * SYNOPSIS
355  *
356  *    void silc_hash_table_foreach(SilcHashTable ht, SilcHashForeach foreach,
357  *                                 void *user_context);
358  *
359  * DESCRIPTION
360  *
361  *    Traverse all entrys in the hash table and call the `foreach' for
362  *    every entry with the `user_context' context.
363  *
364  * NOTES
365  *
366  *    The hash table will not be rehashed during the traversing of the table,
367  *    even if the table was marked as auto rehashable.  The caller also must
368  *    not call silc_hash_table_rehash while traversing the table.
369  *
370  ***/
371 void silc_hash_table_foreach(SilcHashTable ht, SilcHashForeach foreach,
372                              void *user_context);
373
374 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_rehash
375  *
376  * SYNOPSIS
377  *
378  *    void silc_hash_table_rehash(SilcHashTable ht, SilcUInt32 new_size);
379  *
380  * DESCRIPTION
381  *
382  *    Rehashs the hash table. The size of the new hash table is provided
383  *    as `new_size'. If the `new_size' is zero then this routine will make
384  *    the new table of a suitable size. Note that this operation may be
385  *    very slow.
386  *
387  ***/
388 void silc_hash_table_rehash(SilcHashTable ht, SilcUInt32 new_size);
389
390 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_list
391  *
392  * SYNOPSIS
393  *
394  *    void silc_hash_table_list(SilcHashTable ht, SilcHashTableList *htl);
395  *
396  * DESCRIPTION
397  *
398  *    Prepares the `htl' SilcHashTableList sent as argument to be used in the
399  *    hash table traversing with the silc_hash_table_get.  After the hash
400  *    table traversing is completed the silc_hash_table_list_reset must be
401  *    called.
402  *
403  * NOTES
404  *
405  *    The hash table will not be rehashed during the traversing of the list,
406  *    even if the table was marked as auto rehashable.  The caller also must
407  *    not call silc_hash_table_rehash while traversing the list.
408  *
409  ***/
410 void silc_hash_table_list(SilcHashTable ht, SilcHashTableList *htl);
411
412 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_list_reset
413  *
414  * SYNOPSIS
415  *
416  *    void silc_hash_table_list_reset(SilcHashTableList *htl);
417  *
418  * DESCRIPTION
419  *
420  *    Resets the `htl' SilcHashTableList.  This must be called after the
421  *    hash table traversing is completed.
422  *
423  ***/
424 void silc_hash_table_list_reset(SilcHashTableList *htl);
425
426 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_get
427  *
428  * SYNOPSIS
429  *
430  *    bool silc_hash_table_get(SilcHashTableList *htl, void **key, 
431  *                             void **context);
432  *
433  * DESCRIPTION
434  *
435  *    Returns always the next entry in the hash table into the `key' and
436  *    `context' and TRUE.  If this returns FALSE then there are no anymore
437  *    any entrys.
438  *
439  ***/
440 bool silc_hash_table_get(SilcHashTableList *htl, void **key, void **context);
441
442
443 /* Extended hash table interface (same as above but with specific
444    hash and comparison functions). */
445
446 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_add_ext
447  *
448  * SYNOPSIS
449  *
450  *    void silc_hash_table_add_ext(SilcHashTable ht, void *key, void *context,
451  *                                 SilcHashFunction hash, 
452  *                                 void *hash_user_context);
453  *
454  * DESCRIPTION
455  *
456  *    Adds new entry to the hash table. The `key' is hashed using the
457  *    hash function and the both `key' and `context' will be saved to the
458  *    hash table. This function quarantees that the entry is always added
459  *    to the hash table reliably (it is collision resistant).
460  *
461  *    The `hash' and `hash_user_context' are application specified hash
462  *    function. If not provided the hash table's default is used.
463  *
464  ***/
465 void silc_hash_table_add_ext(SilcHashTable ht, void *key, void *context,
466                              SilcHashFunction hash, void *hash_user_context);
467
468 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_replace_ext
469  *
470  * SYNOPSIS
471  *
472  *    void silc_hash_table_replace_ext(SilcHashTable ht, void *key, 
473  *                                     void *context,
474  *                                     SilcHashFunction hash, 
475  *                                     void *hash_user_context);
476  *
477  * DESCRIPTION
478  *
479  *    Same as silc_hash_table_add_ext but if the `key' already exists in the
480  *    hash table the old key and the old context will be replaced with the
481  *    `key' and the `context. The destructor function will be called for the
482  *    replaced key and context.
483  *
484  *    The `hash' and `hash_user_context' are application specified hash
485  *    function. If not provided the hash table's default is used.
486  *
487  ***/
488 void silc_hash_table_replace_ext(SilcHashTable ht, void *key, void *context,
489                                  SilcHashFunction hash, 
490                                  void *hash_user_context);
491
492 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_del_ext
493  *
494  * SYNOPSIS
495  *
496  *    bool silc_hash_table_del_ext(SilcHashTable ht, void *key,
497  *                                 SilcHashFunction hash, 
498  *                                 void *hash_user_context,
499  *                                 SilcHashCompare compare, 
500  *                                 void *compare_user_context,
501  *                                 SilcHashDestructor destructor,
502  *                                 void *destructor_user_context);
503  *
504  * DESCRIPTION
505  *
506  *    Removes the entry from the hash table by the provided `key'. This will
507  *    call the destructor funtion for the found entry. Return TRUE if the
508  *    entry was removed successfully and FALSE otherwise.
509  *
510  *    The `hash' and `hash_user_context' are application specified hash
511  *    function. If not provided the hash table's default is used.
512  *    The `compare' and `compare_user_context' are application specified
513  *    comparing function. If not provided the hash table's default is used.
514  *    The `destructor' and `destructor_user_context' are application
515  *    specific destructor function.
516  *
517  ***/
518 bool silc_hash_table_del_ext(SilcHashTable ht, void *key,
519                              SilcHashFunction hash, 
520                              void *hash_user_context,
521                              SilcHashCompare compare, 
522                              void *compare_user_context,
523                              SilcHashDestructor destructor,
524                              void *destructor_user_context);
525
526 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_del_by_context_ext
527  *
528  * SYNOPSIS
529  *
530  *    bool silc_hash_table_del_by_context_ext(SilcHashTable ht, void *key, 
531  *                                            void *context,
532  *                                            SilcHashFunction hash, 
533  *                                            void *hash_user_context,
534  *                                            SilcHashCompare compare, 
535  *                                            void *compare_user_context,
536  *                                            SilcHashDestructor destructor,
537  *                                            void *destructor_user_context);
538  *
539  * DESCRIPTION
540  *
541  *    Same as silc_hash_table_del but verifies that the context associated
542  *    with the `key' matches the `context'. This is handy to use with hash
543  *    tables that may have duplicate keys. In that case the `context' may
544  *    be used to check whether the correct entry is being deleted.
545  *
546  *    The `hash' and `hash_user_context' are application specified hash
547  *    function. If not provided the hash table's default is used.
548  *    The `compare' and `compare_user_context' are application specified
549  *    comparing function. If not provided the hash table's default is used.
550  *    The `destructor' and `destructor_user_context' are application
551  *    specific destructor function.
552  *
553  ***/
554 bool silc_hash_table_del_by_context_ext(SilcHashTable ht, void *key, 
555                                         void *context,
556                                         SilcHashFunction hash, 
557                                         void *hash_user_context,
558                                         SilcHashCompare compare, 
559                                         void *compare_user_context,
560                                         SilcHashDestructor destructor,
561                                         void *destructor_user_context);
562
563 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_find_ext
564  *
565  * SYNOPSIS
566  *
567  *    bool silc_hash_table_find_ext(SilcHashTable ht, void *key,
568  *                                  void **ret_key, void **ret_context,
569  *                                  SilcHashFunction hash, 
570  *                                  void *hash_user_context,
571  *                                  SilcHashCompare compare, 
572  *                                  void *compare_user_context);
573  *
574  * DESCRIPTION
575  *
576  *    Finds the entry in the hash table by the provided `key' as fast as
577  *    possible. Return TRUE if the entry was found and FALSE otherwise. 
578  *    The found entry is returned to the `ret_key' and `ret_context',
579  *    respectively. If the `ret_key and `ret_context' are NULL then this
580  *    maybe used only to check whether given key exists in the table.
581  *
582  *    The `hash' and `hash_user_context' are application specified hash
583  *    function. If not provided the hash table's default is used.
584  *    The `compare' and `compare_user_context' are application specified
585  *    comparing function. If not provided the hash table's default is used.
586  *
587  ***/
588 bool silc_hash_table_find_ext(SilcHashTable ht, void *key,
589                               void **ret_key, void **ret_context,
590                               SilcHashFunction hash, 
591                               void *hash_user_context,
592                               SilcHashCompare compare, 
593                               void *compare_user_context);
594
595 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_find_foreach_ext
596  *
597  * SYNOPSIS
598  *
599  *    void silc_hash_table_find_foreach_ext(SilcHashTable ht, void *key,
600  *                                          SilcHashFunction hash, 
601  *                                          void *hash_user_context,
602  *                                          SilcHashCompare compare, 
603  *                                          void *compare_user_context,
604  *                                          SilcHashForeach foreach, 
605  *                                          void *foreach_user_context);
606  *
607  * DESCRIPTION
608  *
609  *    As the hash table is collision resistant it is possible to save duplicate
610  *    keys to the hash table. This function can be used to find all keys
611  *    and contexts from the hash table that are found using the `key'. The
612  *    `foreach' is called for every found key.
613  *
614  *    The `hash' and `hash_user_context' are application specified hash
615  *    function. If not provided the hash table's default is used.
616  *    The `compare' and `compare_user_context' are application specified
617  *    comparing function. If not provided the hash table's default is used.
618  *
619  * NOTES
620  *
621  *    The hash table will not be rehashed during the traversing of the table,
622  *    even if the table was marked as auto rehashable.  The caller also must
623  *    not call silc_hash_table_rehash while traversing the table.
624  *
625  ***/
626 void silc_hash_table_find_foreach_ext(SilcHashTable ht, void *key,
627                                       SilcHashFunction hash, 
628                                       void *hash_user_context,
629                                       SilcHashCompare compare, 
630                                       void *compare_user_context,
631                                       SilcHashForeach foreach, 
632                                       void *foreach_user_context);
633
634 /****f* silcutil/SilcHashTableAPI/silc_hash_table_rehash_ext
635  *
636  * SYNOPSIS
637  *
638  *    void silc_hash_table_rehash_ext(SilcHashTable ht, SilcUInt32 new_size,
639  *                                    SilcHashFunction hash, 
640  *                                    void *hash_user_context);
641  *
642  * DESCRIPTION
643  *
644  *    Rehashs the hash table. The size of the new hash table is provided
645  *    as `new_size'. If the `new_size' is zero then this routine will make
646  *    the new table of a suitable size. Note that this operation may be
647  *    very slow.
648  *
649  *    The `hash' and `hash_user_context' are application specified hash
650  *    function. If not provided the hash table's default is used.
651  *
652  ***/
653 void silc_hash_table_rehash_ext(SilcHashTable ht, SilcUInt32 new_size,
654                                 SilcHashFunction hash, 
655                                 void *hash_user_context);
656
657 #endif