]> git.ipfire.org Git - thirdparty/git.git/blobdiff - sha1-lookup.c
sha1-lookup: more memory efficient search in sorted list of SHA-1
[thirdparty/git.git] / sha1-lookup.c
diff --git a/sha1-lookup.c b/sha1-lookup.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4faa638
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,152 @@
+#include "cache.h"
+#include "sha1-lookup.h"
+
+/*
+ * Conventional binary search loop looks like this:
+ *
+ *     unsigned lo, hi;
+ *      do {
+ *              unsigned mi = (lo + hi) / 2;
+ *              int cmp = "entry pointed at by mi" minus "target";
+ *              if (!cmp)
+ *                      return (mi is the wanted one)
+ *              if (cmp > 0)
+ *                      hi = mi; "mi is larger than target"
+ *              else
+ *                      lo = mi+1; "mi is smaller than target"
+ *      } while (lo < hi);
+ *
+ * The invariants are:
+ *
+ * - When entering the loop, lo points at a slot that is never
+ *   above the target (it could be at the target), hi points at a
+ *   slot that is guaranteed to be above the target (it can never
+ *   be at the target).
+ *
+ * - We find a point 'mi' between lo and hi (mi could be the same
+ *   as lo, but never can be as same as hi), and check if it hits
+ *   the target.  There are three cases:
+ *
+ *    - if it is a hit, we are happy.
+ *
+ *    - if it is strictly higher than the target, we set it to hi,
+ *      and repeat the search.
+ *
+ *    - if it is strictly lower than the target, we update lo to
+ *      one slot after it, because we allow lo to be at the target.
+ *
+ *   If the loop exits, there is no matching entry.
+ *
+ * When choosing 'mi', we do not have to take the "middle" but
+ * anywhere in between lo and hi, as long as lo <= mi < hi is
+ * satisfied.  When we somehow know that the distance between the
+ * target and lo is much shorter than the target and hi, we could
+ * pick mi that is much closer to lo than the midway.
+ *
+ * Now, we can take advantage of the fact that SHA-1 is a good hash
+ * function, and as long as there are enough entries in the table, we
+ * can expect uniform distribution.  An entry that begins with for
+ * example "deadbeef..." is much likely to appear much later than in
+ * the midway of the table.  It can reasonably be expected to be near
+ * 87% (222/256) from the top of the table.
+ *
+ * The table at "table" holds at least "nr" entries of "elem_size"
+ * bytes each.  Each entry has the SHA-1 key at "key_offset".  The
+ * table is sorted by the SHA-1 key of the entries.  The caller wants
+ * to find the entry with "key", and knows that the entry at "lo" is
+ * not higher than the entry it is looking for, and that the entry at
+ * "hi" is higher than the entry it is looking for.
+ */
+int sha1_entry_pos(const void *table,
+                  size_t elem_size,
+                  size_t key_offset,
+                  unsigned lo, unsigned hi, unsigned nr,
+                  const unsigned char *key)
+{
+       const unsigned char *base = table;
+       const unsigned char *hi_key, *lo_key;
+       unsigned ofs_0;
+       static int debug_lookup = -1;
+
+       if (debug_lookup < 0)
+               debug_lookup = !!getenv("GIT_DEBUG_LOOKUP");
+
+       if (!nr || lo >= hi)
+               return -1;
+
+       if (nr == hi)
+               hi_key = NULL;
+       else
+               hi_key = base + elem_size * hi + key_offset;
+       lo_key = base + elem_size * lo + key_offset;
+
+       ofs_0 = 0;
+       do {
+               int cmp;
+               unsigned ofs, mi, range;
+               unsigned lov, hiv, kyv;
+               const unsigned char *mi_key;
+
+               range = hi - lo;
+               if (hi_key) {
+                       for (ofs = ofs_0; ofs < 20; ofs++)
+                               if (lo_key[ofs] != hi_key[ofs])
+                                       break;
+                       ofs_0 = ofs;
+                       /*
+                        * byte 0 thru (ofs-1) are the same between
+                        * lo and hi; ofs is the first byte that is
+                        * different.
+                        */
+                       hiv = hi_key[ofs_0];
+                       if (ofs_0 < 19)
+                               hiv = (hiv << 8) | hi_key[ofs_0+1];
+               } else {
+                       hiv = 256;
+                       if (ofs_0 < 19)
+                               hiv <<= 8;
+               }
+               lov = lo_key[ofs_0];
+               kyv = key[ofs_0];
+               if (ofs_0 < 19) {
+                       lov = (lov << 8) | lo_key[ofs_0+1];
+                       kyv = (kyv << 8) | key[ofs_0+1];
+               }
+               assert(lov < hiv);
+
+               if (kyv < lov)
+                       return -1 - lo;
+               if (hiv < kyv)
+                       return -1 - hi;
+
+               if (kyv == lov && lov < hiv - 1)
+                       kyv++;
+               else if (kyv == hiv - 1 && lov < kyv)
+                       kyv--;
+
+               mi = (range - 1) * (kyv - lov) / (hiv - lov) + lo;
+
+               if (debug_lookup) {
+                       printf("lo %u hi %u rg %u mi %u ", lo, hi, range, mi);
+                       printf("ofs %u lov %x, hiv %x, kyv %x\n",
+                              ofs_0, lov, hiv, kyv);
+               }
+               if (!(lo <= mi && mi < hi))
+                       die("assertion failure lo %u mi %u hi %u %s",
+                           lo, mi, hi, sha1_to_hex(key));
+
+               mi_key = base + elem_size * mi + key_offset;
+               cmp = memcmp(mi_key + ofs_0, key + ofs_0, 20 - ofs_0);
+               if (!cmp)
+                       return mi;
+               if (cmp > 0) {
+                       hi = mi;
+                       hi_key = mi_key;
+               }
+               else {
+                       lo = mi + 1;
+                       lo_key = mi_key + elem_size;
+               }
+       } while (lo < hi);
+       return -lo-1;
+}