]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/include/llvm/ADT/IntervalMap.h
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r305575, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / include / llvm / ADT / IntervalMap.h
1 //===- llvm/ADT/IntervalMap.h - A sorted interval map -----------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a coalescing interval map for small objects.
11 //
12 // KeyT objects are mapped to ValT objects. Intervals of keys that map to the
13 // same value are represented in a compressed form.
14 //
15 // Iterators provide ordered access to the compressed intervals rather than the
16 // individual keys, and insert and erase operations use key intervals as well.
17 //
18 // Like SmallVector, IntervalMap will store the first N intervals in the map
19 // object itself without any allocations. When space is exhausted it switches to
20 // a B+-tree representation with very small overhead for small key and value
21 // objects.
22 //
23 // A Traits class specifies how keys are compared. It also allows IntervalMap to
24 // work with both closed and half-open intervals.
25 //
26 // Keys and values are not stored next to each other in a std::pair, so we don't
27 // provide such a value_type. Dereferencing iterators only returns the mapped
28 // value. The interval bounds are accessible through the start() and stop()
29 // iterator methods.
30 //
31 // IntervalMap is optimized for small key and value objects, 4 or 8 bytes each
32 // is the optimal size. For large objects use std::map instead.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35 //
36 // Synopsis:
37 //
38 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
39 // class IntervalMap {
40 // public:
41 //   typedef KeyT key_type;
42 //   typedef ValT mapped_type;
43 //   typedef RecyclingAllocator<...> Allocator;
44 //   class iterator;
45 //   class const_iterator;
46 //
47 //   explicit IntervalMap(Allocator&);
48 //   ~IntervalMap():
49 //
50 //   bool empty() const;
51 //   KeyT start() const;
52 //   KeyT stop() const;
53 //   ValT lookup(KeyT x, Value NotFound = Value()) const;
54 //
55 //   const_iterator begin() const;
56 //   const_iterator end() const;
57 //   iterator begin();
58 //   iterator end();
59 //   const_iterator find(KeyT x) const;
60 //   iterator find(KeyT x);
61 //
62 //   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
63 //   void clear();
64 // };
65 //
66 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
67 // class IntervalMap::const_iterator :
68 //   public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, ValT> {
69 // public:
70 //   bool operator==(const const_iterator &) const;
71 //   bool operator!=(const const_iterator &) const;
72 //   bool valid() const;
73 //
74 //   const KeyT &start() const;
75 //   const KeyT &stop() const;
76 //   const ValT &value() const;
77 //   const ValT &operator*() const;
78 //   const ValT *operator->() const;
79 //
80 //   const_iterator &operator++();
81 //   const_iterator &operator++(int);
82 //   const_iterator &operator--();
83 //   const_iterator &operator--(int);
84 //   void goToBegin();
85 //   void goToEnd();
86 //   void find(KeyT x);
87 //   void advanceTo(KeyT x);
88 // };
89 //
90 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
91 // class IntervalMap::iterator : public const_iterator {
92 // public:
93 //   void insert(KeyT a, KeyT b, Value y);
94 //   void erase();
95 // };
96 //
97 //===----------------------------------------------------------------------===//
98
99 #ifndef LLVM_ADT_INTERVALMAP_H
100 #define LLVM_ADT_INTERVALMAP_H
101
102 #include "llvm/ADT/PointerIntPair.h"
103 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
104 #include "llvm/Support/AlignOf.h"
105 #include "llvm/Support/Allocator.h"
106 #include "llvm/Support/RecyclingAllocator.h"
107 #include <algorithm>
108 #include <cassert>
109 #include <cstdint>
110 #include <iterator>
111 #include <new>
112 #include <utility>
113
114 namespace llvm {
115
116 //===----------------------------------------------------------------------===//
117 //---                              Key traits                              ---//
118 //===----------------------------------------------------------------------===//
119 //
120 // The IntervalMap works with closed or half-open intervals.
121 // Adjacent intervals that map to the same value are coalesced.
122 //
123 // The IntervalMapInfo traits class is used to determine if a key is contained
124 // in an interval, and if two intervals are adjacent so they can be coalesced.
125 // The provided implementation works for closed integer intervals, other keys
126 // probably need a specialized version.
127 //
128 // The point x is contained in [a;b] when !startLess(x, a) && !stopLess(b, x).
129 //
130 // It is assumed that (a;b] half-open intervals are not used, only [a;b) is
131 // allowed. This is so that stopLess(a, b) can be used to determine if two
132 // intervals overlap.
133 //
134 //===----------------------------------------------------------------------===//
135
136 template <typename T>
137 struct IntervalMapInfo {
138   /// startLess - Return true if x is not in [a;b].
139   /// This is x < a both for closed intervals and for [a;b) half-open intervals.
140   static inline bool startLess(const T &x, const T &a) {
141     return x < a;
142   }
143
144   /// stopLess - Return true if x is not in [a;b].
145   /// This is b < x for a closed interval, b <= x for [a;b) half-open intervals.
146   static inline bool stopLess(const T &b, const T &x) {
147     return b < x;
148   }
149
150   /// adjacent - Return true when the intervals [x;a] and [b;y] can coalesce.
151   /// This is a+1 == b for closed intervals, a == b for half-open intervals.
152   static inline bool adjacent(const T &a, const T &b) {
153     return a+1 == b;
154   }
155
156   /// nonEmpty - Return true if [a;b] is non-empty.
157   /// This is a <= b for a closed interval, a < b for [a;b) half-open intervals.
158   static inline bool nonEmpty(const T &a, const T &b) {
159     return a <= b;
160   }
161 };
162
163 template <typename T>
164 struct IntervalMapHalfOpenInfo {
165   /// startLess - Return true if x is not in [a;b).
166   static inline bool startLess(const T &x, const T &a) {
167     return x < a;
168   }
169
170   /// stopLess - Return true if x is not in [a;b).
171   static inline bool stopLess(const T &b, const T &x) {
172     return b <= x;
173   }
174
175   /// adjacent - Return true when the intervals [x;a) and [b;y) can coalesce.
176   static inline bool adjacent(const T &a, const T &b) {
177     return a == b;
178   }
179
180   /// nonEmpty - Return true if [a;b) is non-empty.
181   static inline bool nonEmpty(const T &a, const T &b) {
182     return a < b;
183   }
184 };
185
186 /// IntervalMapImpl - Namespace used for IntervalMap implementation details.
187 /// It should be considered private to the implementation.
188 namespace IntervalMapImpl {
189
190 using IdxPair = std::pair<unsigned,unsigned>;
191
192 //===----------------------------------------------------------------------===//
193 //---                    IntervalMapImpl::NodeBase                         ---//
194 //===----------------------------------------------------------------------===//
195 //
196 // Both leaf and branch nodes store vectors of pairs.
197 // Leaves store ((KeyT, KeyT), ValT) pairs, branches use (NodeRef, KeyT).
198 //
199 // Keys and values are stored in separate arrays to avoid padding caused by
200 // different object alignments. This also helps improve locality of reference
201 // when searching the keys.
202 //
203 // The nodes don't know how many elements they contain - that information is
204 // stored elsewhere. Omitting the size field prevents padding and allows a node
205 // to fill the allocated cache lines completely.
206 //
207 // These are typical key and value sizes, the node branching factor (N), and
208 // wasted space when nodes are sized to fit in three cache lines (192 bytes):
209 //
210 //   T1  T2   N Waste  Used by
211 //    4   4  24   0    Branch<4> (32-bit pointers)
212 //    8   4  16   0    Leaf<4,4>, Branch<4>
213 //    8   8  12   0    Leaf<4,8>, Branch<8>
214 //   16   4   9  12    Leaf<8,4>
215 //   16   8   8   0    Leaf<8,8>
216 //
217 //===----------------------------------------------------------------------===//
218
219 template <typename T1, typename T2, unsigned N>
220 class NodeBase {
221 public:
222   enum { Capacity = N };
223
224   T1 first[N];
225   T2 second[N];
226
227   /// copy - Copy elements from another node.
228   /// @param Other Node elements are copied from.
229   /// @param i     Beginning of the source range in other.
230   /// @param j     Beginning of the destination range in this.
231   /// @param Count Number of elements to copy.
232   template <unsigned M>
233   void copy(const NodeBase<T1, T2, M> &Other, unsigned i,
234             unsigned j, unsigned Count) {
235     assert(i + Count <= M && "Invalid source range");
236     assert(j + Count <= N && "Invalid dest range");
237     for (unsigned e = i + Count; i != e; ++i, ++j) {
238       first[j]  = Other.first[i];
239       second[j] = Other.second[i];
240     }
241   }
242
243   /// moveLeft - Move elements to the left.
244   /// @param i     Beginning of the source range.
245   /// @param j     Beginning of the destination range.
246   /// @param Count Number of elements to copy.
247   void moveLeft(unsigned i, unsigned j, unsigned Count) {
248     assert(j <= i && "Use moveRight shift elements right");
249     copy(*this, i, j, Count);
250   }
251
252   /// moveRight - Move elements to the right.
253   /// @param i     Beginning of the source range.
254   /// @param j     Beginning of the destination range.
255   /// @param Count Number of elements to copy.
256   void moveRight(unsigned i, unsigned j, unsigned Count) {
257     assert(i <= j && "Use moveLeft shift elements left");
258     assert(j + Count <= N && "Invalid range");
259     while (Count--) {
260       first[j + Count]  = first[i + Count];
261       second[j + Count] = second[i + Count];
262     }
263   }
264
265   /// erase - Erase elements [i;j).
266   /// @param i    Beginning of the range to erase.
267   /// @param j    End of the range. (Exclusive).
268   /// @param Size Number of elements in node.
269   void erase(unsigned i, unsigned j, unsigned Size) {
270     moveLeft(j, i, Size - j);
271   }
272
273   /// erase - Erase element at i.
274   /// @param i    Index of element to erase.
275   /// @param Size Number of elements in node.
276   void erase(unsigned i, unsigned Size) {
277     erase(i, i+1, Size);
278   }
279
280   /// shift - Shift elements [i;size) 1 position to the right.
281   /// @param i    Beginning of the range to move.
282   /// @param Size Number of elements in node.
283   void shift(unsigned i, unsigned Size) {
284     moveRight(i, i + 1, Size - i);
285   }
286
287   /// transferToLeftSib - Transfer elements to a left sibling node.
288   /// @param Size  Number of elements in this.
289   /// @param Sib   Left sibling node.
290   /// @param SSize Number of elements in sib.
291   /// @param Count Number of elements to transfer.
292   void transferToLeftSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize,
293                          unsigned Count) {
294     Sib.copy(*this, 0, SSize, Count);
295     erase(0, Count, Size);
296   }
297
298   /// transferToRightSib - Transfer elements to a right sibling node.
299   /// @param Size  Number of elements in this.
300   /// @param Sib   Right sibling node.
301   /// @param SSize Number of elements in sib.
302   /// @param Count Number of elements to transfer.
303   void transferToRightSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize,
304                           unsigned Count) {
305     Sib.moveRight(0, Count, SSize);
306     Sib.copy(*this, Size-Count, 0, Count);
307   }
308
309   /// adjustFromLeftSib - Adjust the number if elements in this node by moving
310   /// elements to or from a left sibling node.
311   /// @param Size  Number of elements in this.
312   /// @param Sib   Right sibling node.
313   /// @param SSize Number of elements in sib.
314   /// @param Add   The number of elements to add to this node, possibly < 0.
315   /// @return      Number of elements added to this node, possibly negative.
316   int adjustFromLeftSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize, int Add) {
317     if (Add > 0) {
318       // We want to grow, copy from sib.
319       unsigned Count = std::min(std::min(unsigned(Add), SSize), N - Size);
320       Sib.transferToRightSib(SSize, *this, Size, Count);
321       return Count;
322     } else {
323       // We want to shrink, copy to sib.
324       unsigned Count = std::min(std::min(unsigned(-Add), Size), N - SSize);
325       transferToLeftSib(Size, Sib, SSize, Count);
326       return -Count;
327     }
328   }
329 };
330
331 /// IntervalMapImpl::adjustSiblingSizes - Move elements between sibling nodes.
332 /// @param Node  Array of pointers to sibling nodes.
333 /// @param Nodes Number of nodes.
334 /// @param CurSize Array of current node sizes, will be overwritten.
335 /// @param NewSize Array of desired node sizes.
336 template <typename NodeT>
337 void adjustSiblingSizes(NodeT *Node[], unsigned Nodes,
338                         unsigned CurSize[], const unsigned NewSize[]) {
339   // Move elements right.
340   for (int n = Nodes - 1; n; --n) {
341     if (CurSize[n] == NewSize[n])
342       continue;
343     for (int m = n - 1; m != -1; --m) {
344       int d = Node[n]->adjustFromLeftSib(CurSize[n], *Node[m], CurSize[m],
345                                          NewSize[n] - CurSize[n]);
346       CurSize[m] -= d;
347       CurSize[n] += d;
348       // Keep going if the current node was exhausted.
349       if (CurSize[n] >= NewSize[n])
350           break;
351     }
352   }
353
354   if (Nodes == 0)
355     return;
356
357   // Move elements left.
358   for (unsigned n = 0; n != Nodes - 1; ++n) {
359     if (CurSize[n] == NewSize[n])
360       continue;
361     for (unsigned m = n + 1; m != Nodes; ++m) {
362       int d = Node[m]->adjustFromLeftSib(CurSize[m], *Node[n], CurSize[n],
363                                         CurSize[n] -  NewSize[n]);
364       CurSize[m] += d;
365       CurSize[n] -= d;
366       // Keep going if the current node was exhausted.
367       if (CurSize[n] >= NewSize[n])
368           break;
369     }
370   }
371
372 #ifndef NDEBUG
373   for (unsigned n = 0; n != Nodes; n++)
374     assert(CurSize[n] == NewSize[n] && "Insufficient element shuffle");
375 #endif
376 }
377
378 /// IntervalMapImpl::distribute - Compute a new distribution of node elements
379 /// after an overflow or underflow. Reserve space for a new element at Position,
380 /// and compute the node that will hold Position after redistributing node
381 /// elements.
382 ///
383 /// It is required that
384 ///
385 ///   Elements == sum(CurSize), and
386 ///   Elements + Grow <= Nodes * Capacity.
387 ///
388 /// NewSize[] will be filled in such that:
389 ///
390 ///   sum(NewSize) == Elements, and
391 ///   NewSize[i] <= Capacity.
392 ///
393 /// The returned index is the node where Position will go, so:
394 ///
395 ///   sum(NewSize[0..idx-1]) <= Position
396 ///   sum(NewSize[0..idx])   >= Position
397 ///
398 /// The last equality, sum(NewSize[0..idx]) == Position, can only happen when
399 /// Grow is set and NewSize[idx] == Capacity-1. The index points to the node
400 /// before the one holding the Position'th element where there is room for an
401 /// insertion.
402 ///
403 /// @param Nodes    The number of nodes.
404 /// @param Elements Total elements in all nodes.
405 /// @param Capacity The capacity of each node.
406 /// @param CurSize  Array[Nodes] of current node sizes, or NULL.
407 /// @param NewSize  Array[Nodes] to receive the new node sizes.
408 /// @param Position Insert position.
409 /// @param Grow     Reserve space for a new element at Position.
410 /// @return         (node, offset) for Position.
411 IdxPair distribute(unsigned Nodes, unsigned Elements, unsigned Capacity,
412                    const unsigned *CurSize, unsigned NewSize[],
413                    unsigned Position, bool Grow);
414
415 //===----------------------------------------------------------------------===//
416 //---                   IntervalMapImpl::NodeSizer                         ---//
417 //===----------------------------------------------------------------------===//
418 //
419 // Compute node sizes from key and value types.
420 //
421 // The branching factors are chosen to make nodes fit in three cache lines.
422 // This may not be possible if keys or values are very large. Such large objects
423 // are handled correctly, but a std::map would probably give better performance.
424 //
425 //===----------------------------------------------------------------------===//
426
427 enum {
428   // Cache line size. Most architectures have 32 or 64 byte cache lines.
429   // We use 64 bytes here because it provides good branching factors.
430   Log2CacheLine = 6,
431   CacheLineBytes = 1 << Log2CacheLine,
432   DesiredNodeBytes = 3 * CacheLineBytes
433 };
434
435 template <typename KeyT, typename ValT>
436 struct NodeSizer {
437   enum {
438     // Compute the leaf node branching factor that makes a node fit in three
439     // cache lines. The branching factor must be at least 3, or some B+-tree
440     // balancing algorithms won't work.
441     // LeafSize can't be larger than CacheLineBytes. This is required by the
442     // PointerIntPair used by NodeRef.
443     DesiredLeafSize = DesiredNodeBytes /
444       static_cast<unsigned>(2*sizeof(KeyT)+sizeof(ValT)),
445     MinLeafSize = 3,
446     LeafSize = DesiredLeafSize > MinLeafSize ? DesiredLeafSize : MinLeafSize
447   };
448
449   using LeafBase = NodeBase<std::pair<KeyT, KeyT>, ValT, LeafSize>;
450
451   enum {
452     // Now that we have the leaf branching factor, compute the actual allocation
453     // unit size by rounding up to a whole number of cache lines.
454     AllocBytes = (sizeof(LeafBase) + CacheLineBytes-1) & ~(CacheLineBytes-1),
455
456     // Determine the branching factor for branch nodes.
457     BranchSize = AllocBytes /
458       static_cast<unsigned>(sizeof(KeyT) + sizeof(void*))
459   };
460
461   /// Allocator - The recycling allocator used for both branch and leaf nodes.
462   /// This typedef is very likely to be identical for all IntervalMaps with
463   /// reasonably sized entries, so the same allocator can be shared among
464   /// different kinds of maps.
465   using Allocator =
466       RecyclingAllocator<BumpPtrAllocator, char, AllocBytes, CacheLineBytes>;
467 };
468
469 //===----------------------------------------------------------------------===//
470 //---                     IntervalMapImpl::NodeRef                         ---//
471 //===----------------------------------------------------------------------===//
472 //
473 // B+-tree nodes can be leaves or branches, so we need a polymorphic node
474 // pointer that can point to both kinds.
475 //
476 // All nodes are cache line aligned and the low 6 bits of a node pointer are
477 // always 0. These bits are used to store the number of elements in the
478 // referenced node. Besides saving space, placing node sizes in the parents
479 // allow tree balancing algorithms to run without faulting cache lines for nodes
480 // that may not need to be modified.
481 //
482 // A NodeRef doesn't know whether it references a leaf node or a branch node.
483 // It is the responsibility of the caller to use the correct types.
484 //
485 // Nodes are never supposed to be empty, and it is invalid to store a node size
486 // of 0 in a NodeRef. The valid range of sizes is 1-64.
487 //
488 //===----------------------------------------------------------------------===//
489
490 class NodeRef {
491   struct CacheAlignedPointerTraits {
492     static inline void *getAsVoidPointer(void *P) { return P; }
493     static inline void *getFromVoidPointer(void *P) { return P; }
494     enum { NumLowBitsAvailable = Log2CacheLine };
495   };
496   PointerIntPair<void*, Log2CacheLine, unsigned, CacheAlignedPointerTraits> pip;
497
498 public:
499   /// NodeRef - Create a null ref.
500   NodeRef() = default;
501
502   /// operator bool - Detect a null ref.
503   explicit operator bool() const { return pip.getOpaqueValue(); }
504
505   /// NodeRef - Create a reference to the node p with n elements.
506   template <typename NodeT>
507   NodeRef(NodeT *p, unsigned n) : pip(p, n - 1) {
508     assert(n <= NodeT::Capacity && "Size too big for node");
509   }
510
511   /// size - Return the number of elements in the referenced node.
512   unsigned size() const { return pip.getInt() + 1; }
513
514   /// setSize - Update the node size.
515   void setSize(unsigned n) { pip.setInt(n - 1); }
516
517   /// subtree - Access the i'th subtree reference in a branch node.
518   /// This depends on branch nodes storing the NodeRef array as their first
519   /// member.
520   NodeRef &subtree(unsigned i) const {
521     return reinterpret_cast<NodeRef*>(pip.getPointer())[i];
522   }
523
524   /// get - Dereference as a NodeT reference.
525   template <typename NodeT>
526   NodeT &get() const {
527     return *reinterpret_cast<NodeT*>(pip.getPointer());
528   }
529
530   bool operator==(const NodeRef &RHS) const {
531     if (pip == RHS.pip)
532       return true;
533     assert(pip.getPointer() != RHS.pip.getPointer() && "Inconsistent NodeRefs");
534     return false;
535   }
536
537   bool operator!=(const NodeRef &RHS) const {
538     return !operator==(RHS);
539   }
540 };
541
542 //===----------------------------------------------------------------------===//
543 //---                      IntervalMapImpl::LeafNode                       ---//
544 //===----------------------------------------------------------------------===//
545 //
546 // Leaf nodes store up to N disjoint intervals with corresponding values.
547 //
548 // The intervals are kept sorted and fully coalesced so there are no adjacent
549 // intervals mapping to the same value.
550 //
551 // These constraints are always satisfied:
552 //
553 // - Traits::stopLess(start(i), stop(i))    - Non-empty, sane intervals.
554 //
555 // - Traits::stopLess(stop(i), start(i + 1) - Sorted.
556 //
557 // - value(i) != value(i + 1) || !Traits::adjacent(stop(i), start(i + 1))
558 //                                          - Fully coalesced.
559 //
560 //===----------------------------------------------------------------------===//
561
562 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
563 class LeafNode : public NodeBase<std::pair<KeyT, KeyT>, ValT, N> {
564 public:
565   const KeyT &start(unsigned i) const { return this->first[i].first; }
566   const KeyT &stop(unsigned i) const { return this->first[i].second; }
567   const ValT &value(unsigned i) const { return this->second[i]; }
568
569   KeyT &start(unsigned i) { return this->first[i].first; }
570   KeyT &stop(unsigned i) { return this->first[i].second; }
571   ValT &value(unsigned i) { return this->second[i]; }
572
573   /// findFrom - Find the first interval after i that may contain x.
574   /// @param i    Starting index for the search.
575   /// @param Size Number of elements in node.
576   /// @param x    Key to search for.
577   /// @return     First index with !stopLess(key[i].stop, x), or size.
578   ///             This is the first interval that can possibly contain x.
579   unsigned findFrom(unsigned i, unsigned Size, KeyT x) const {
580     assert(i <= Size && Size <= N && "Bad indices");
581     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
582            "Index is past the needed point");
583     while (i != Size && Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
584     return i;
585   }
586
587   /// safeFind - Find an interval that is known to exist. This is the same as
588   /// findFrom except is it assumed that x is at least within range of the last
589   /// interval.
590   /// @param i Starting index for the search.
591   /// @param x Key to search for.
592   /// @return  First index with !stopLess(key[i].stop, x), never size.
593   ///          This is the first interval that can possibly contain x.
594   unsigned safeFind(unsigned i, KeyT x) const {
595     assert(i < N && "Bad index");
596     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
597            "Index is past the needed point");
598     while (Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
599     assert(i < N && "Unsafe intervals");
600     return i;
601   }
602
603   /// safeLookup - Lookup mapped value for a safe key.
604   /// It is assumed that x is within range of the last entry.
605   /// @param x        Key to search for.
606   /// @param NotFound Value to return if x is not in any interval.
607   /// @return         The mapped value at x or NotFound.
608   ValT safeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const {
609     unsigned i = safeFind(0, x);
610     return Traits::startLess(x, start(i)) ? NotFound : value(i);
611   }
612
613   unsigned insertFrom(unsigned &Pos, unsigned Size, KeyT a, KeyT b, ValT y);
614 };
615
616 /// insertFrom - Add mapping of [a;b] to y if possible, coalescing as much as
617 /// possible. This may cause the node to grow by 1, or it may cause the node
618 /// to shrink because of coalescing.
619 /// @param Pos  Starting index = insertFrom(0, size, a)
620 /// @param Size Number of elements in node.
621 /// @param a    Interval start.
622 /// @param b    Interval stop.
623 /// @param y    Value be mapped.
624 /// @return     (insert position, new size), or (i, Capacity+1) on overflow.
625 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
626 unsigned LeafNode<KeyT, ValT, N, Traits>::
627 insertFrom(unsigned &Pos, unsigned Size, KeyT a, KeyT b, ValT y) {
628   unsigned i = Pos;
629   assert(i <= Size && Size <= N && "Invalid index");
630   assert(!Traits::stopLess(b, a) && "Invalid interval");
631
632   // Verify the findFrom invariant.
633   assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), a)));
634   assert((i == Size || !Traits::stopLess(stop(i), a)));
635   assert((i == Size || Traits::stopLess(b, start(i))) && "Overlapping insert");
636
637   // Coalesce with previous interval.
638   if (i && value(i - 1) == y && Traits::adjacent(stop(i - 1), a)) {
639     Pos = i - 1;
640     // Also coalesce with next interval?
641     if (i != Size && value(i) == y && Traits::adjacent(b, start(i))) {
642       stop(i - 1) = stop(i);
643       this->erase(i, Size);
644       return Size - 1;
645     }
646     stop(i - 1) = b;
647     return Size;
648   }
649
650   // Detect overflow.
651   if (i == N)
652     return N + 1;
653
654   // Add new interval at end.
655   if (i == Size) {
656     start(i) = a;
657     stop(i) = b;
658     value(i) = y;
659     return Size + 1;
660   }
661
662   // Try to coalesce with following interval.
663   if (value(i) == y && Traits::adjacent(b, start(i))) {
664     start(i) = a;
665     return Size;
666   }
667
668   // We must insert before i. Detect overflow.
669   if (Size == N)
670     return N + 1;
671
672   // Insert before i.
673   this->shift(i, Size);
674   start(i) = a;
675   stop(i) = b;
676   value(i) = y;
677   return Size + 1;
678 }
679
680 //===----------------------------------------------------------------------===//
681 //---                   IntervalMapImpl::BranchNode                        ---//
682 //===----------------------------------------------------------------------===//
683 //
684 // A branch node stores references to 1--N subtrees all of the same height.
685 //
686 // The key array in a branch node holds the rightmost stop key of each subtree.
687 // It is redundant to store the last stop key since it can be found in the
688 // parent node, but doing so makes tree balancing a lot simpler.
689 //
690 // It is unusual for a branch node to only have one subtree, but it can happen
691 // in the root node if it is smaller than the normal nodes.
692 //
693 // When all of the leaf nodes from all the subtrees are concatenated, they must
694 // satisfy the same constraints as a single leaf node. They must be sorted,
695 // sane, and fully coalesced.
696 //
697 //===----------------------------------------------------------------------===//
698
699 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
700 class BranchNode : public NodeBase<NodeRef, KeyT, N> {
701 public:
702   const KeyT &stop(unsigned i) const { return this->second[i]; }
703   const NodeRef &subtree(unsigned i) const { return this->first[i]; }
704
705   KeyT &stop(unsigned i) { return this->second[i]; }
706   NodeRef &subtree(unsigned i) { return this->first[i]; }
707
708   /// findFrom - Find the first subtree after i that may contain x.
709   /// @param i    Starting index for the search.
710   /// @param Size Number of elements in node.
711   /// @param x    Key to search for.
712   /// @return     First index with !stopLess(key[i], x), or size.
713   ///             This is the first subtree that can possibly contain x.
714   unsigned findFrom(unsigned i, unsigned Size, KeyT x) const {
715     assert(i <= Size && Size <= N && "Bad indices");
716     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
717            "Index to findFrom is past the needed point");
718     while (i != Size && Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
719     return i;
720   }
721
722   /// safeFind - Find a subtree that is known to exist. This is the same as
723   /// findFrom except is it assumed that x is in range.
724   /// @param i Starting index for the search.
725   /// @param x Key to search for.
726   /// @return  First index with !stopLess(key[i], x), never size.
727   ///          This is the first subtree that can possibly contain x.
728   unsigned safeFind(unsigned i, KeyT x) const {
729     assert(i < N && "Bad index");
730     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
731            "Index is past the needed point");
732     while (Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
733     assert(i < N && "Unsafe intervals");
734     return i;
735   }
736
737   /// safeLookup - Get the subtree containing x, Assuming that x is in range.
738   /// @param x Key to search for.
739   /// @return  Subtree containing x
740   NodeRef safeLookup(KeyT x) const {
741     return subtree(safeFind(0, x));
742   }
743
744   /// insert - Insert a new (subtree, stop) pair.
745   /// @param i    Insert position, following entries will be shifted.
746   /// @param Size Number of elements in node.
747   /// @param Node Subtree to insert.
748   /// @param Stop Last key in subtree.
749   void insert(unsigned i, unsigned Size, NodeRef Node, KeyT Stop) {
750     assert(Size < N && "branch node overflow");
751     assert(i <= Size && "Bad insert position");
752     this->shift(i, Size);
753     subtree(i) = Node;
754     stop(i) = Stop;
755   }
756 };
757
758 //===----------------------------------------------------------------------===//
759 //---                         IntervalMapImpl::Path                        ---//
760 //===----------------------------------------------------------------------===//
761 //
762 // A Path is used by iterators to represent a position in a B+-tree, and the
763 // path to get there from the root.
764 //
765 // The Path class also contains the tree navigation code that doesn't have to
766 // be templatized.
767 //
768 //===----------------------------------------------------------------------===//
769
770 class Path {
771   /// Entry - Each step in the path is a node pointer and an offset into that
772   /// node.
773   struct Entry {
774     void *node;
775     unsigned size;
776     unsigned offset;
777
778     Entry(void *Node, unsigned Size, unsigned Offset)
779       : node(Node), size(Size), offset(Offset) {}
780
781     Entry(NodeRef Node, unsigned Offset)
782       : node(&Node.subtree(0)), size(Node.size()), offset(Offset) {}
783
784     NodeRef &subtree(unsigned i) const {
785       return reinterpret_cast<NodeRef*>(node)[i];
786     }
787   };
788
789   /// path - The path entries, path[0] is the root node, path.back() is a leaf.
790   SmallVector<Entry, 4> path;
791
792 public:
793   // Node accessors.
794   template <typename NodeT> NodeT &node(unsigned Level) const {
795     return *reinterpret_cast<NodeT*>(path[Level].node);
796   }
797   unsigned size(unsigned Level) const { return path[Level].size; }
798   unsigned offset(unsigned Level) const { return path[Level].offset; }
799   unsigned &offset(unsigned Level) { return path[Level].offset; }
800
801   // Leaf accessors.
802   template <typename NodeT> NodeT &leaf() const {
803     return *reinterpret_cast<NodeT*>(path.back().node);
804   }
805   unsigned leafSize() const { return path.back().size; }
806   unsigned leafOffset() const { return path.back().offset; }
807   unsigned &leafOffset() { return path.back().offset; }
808
809   /// valid - Return true if path is at a valid node, not at end().
810   bool valid() const {
811     return !path.empty() && path.front().offset < path.front().size;
812   }
813
814   /// height - Return the height of the tree corresponding to this path.
815   /// This matches map->height in a full path.
816   unsigned height() const { return path.size() - 1; }
817
818   /// subtree - Get the subtree referenced from Level. When the path is
819   /// consistent, node(Level + 1) == subtree(Level).
820   /// @param Level 0..height-1. The leaves have no subtrees.
821   NodeRef &subtree(unsigned Level) const {
822     return path[Level].subtree(path[Level].offset);
823   }
824
825   /// reset - Reset cached information about node(Level) from subtree(Level -1).
826   /// @param Level 1..height. THe node to update after parent node changed.
827   void reset(unsigned Level) {
828     path[Level] = Entry(subtree(Level - 1), offset(Level));
829   }
830
831   /// push - Add entry to path.
832   /// @param Node Node to add, should be subtree(path.size()-1).
833   /// @param Offset Offset into Node.
834   void push(NodeRef Node, unsigned Offset) {
835     path.push_back(Entry(Node, Offset));
836   }
837
838   /// pop - Remove the last path entry.
839   void pop() {
840     path.pop_back();
841   }
842
843   /// setSize - Set the size of a node both in the path and in the tree.
844   /// @param Level 0..height. Note that setting the root size won't change
845   ///              map->rootSize.
846   /// @param Size New node size.
847   void setSize(unsigned Level, unsigned Size) {
848     path[Level].size = Size;
849     if (Level)
850       subtree(Level - 1).setSize(Size);
851   }
852
853   /// setRoot - Clear the path and set a new root node.
854   /// @param Node New root node.
855   /// @param Size New root size.
856   /// @param Offset Offset into root node.
857   void setRoot(void *Node, unsigned Size, unsigned Offset) {
858     path.clear();
859     path.push_back(Entry(Node, Size, Offset));
860   }
861
862   /// replaceRoot - Replace the current root node with two new entries after the
863   /// tree height has increased.
864   /// @param Root The new root node.
865   /// @param Size Number of entries in the new root.
866   /// @param Offsets Offsets into the root and first branch nodes.
867   void replaceRoot(void *Root, unsigned Size, IdxPair Offsets);
868
869   /// getLeftSibling - Get the left sibling node at Level, or a null NodeRef.
870   /// @param Level Get the sibling to node(Level).
871   /// @return Left sibling, or NodeRef().
872   NodeRef getLeftSibling(unsigned Level) const;
873
874   /// moveLeft - Move path to the left sibling at Level. Leave nodes below Level
875   /// unaltered.
876   /// @param Level Move node(Level).
877   void moveLeft(unsigned Level);
878
879   /// fillLeft - Grow path to Height by taking leftmost branches.
880   /// @param Height The target height.
881   void fillLeft(unsigned Height) {
882     while (height() < Height)
883       push(subtree(height()), 0);
884   }
885
886   /// getLeftSibling - Get the left sibling node at Level, or a null NodeRef.
887   /// @param Level Get the sinbling to node(Level).
888   /// @return Left sibling, or NodeRef().
889   NodeRef getRightSibling(unsigned Level) const;
890
891   /// moveRight - Move path to the left sibling at Level. Leave nodes below
892   /// Level unaltered.
893   /// @param Level Move node(Level).
894   void moveRight(unsigned Level);
895
896   /// atBegin - Return true if path is at begin().
897   bool atBegin() const {
898     for (unsigned i = 0, e = path.size(); i != e; ++i)
899       if (path[i].offset != 0)
900         return false;
901     return true;
902   }
903
904   /// atLastEntry - Return true if the path is at the last entry of the node at
905   /// Level.
906   /// @param Level Node to examine.
907   bool atLastEntry(unsigned Level) const {
908     return path[Level].offset == path[Level].size - 1;
909   }
910
911   /// legalizeForInsert - Prepare the path for an insertion at Level. When the
912   /// path is at end(), node(Level) may not be a legal node. legalizeForInsert
913   /// ensures that node(Level) is real by moving back to the last node at Level,
914   /// and setting offset(Level) to size(Level) if required.
915   /// @param Level The level where an insertion is about to take place.
916   void legalizeForInsert(unsigned Level) {
917     if (valid())
918       return;
919     moveLeft(Level);
920     ++path[Level].offset;
921   }
922 };
923
924 } // end namespace IntervalMapImpl
925
926 //===----------------------------------------------------------------------===//
927 //---                          IntervalMap                                ----//
928 //===----------------------------------------------------------------------===//
929
930 template <typename KeyT, typename ValT,
931           unsigned N = IntervalMapImpl::NodeSizer<KeyT, ValT>::LeafSize,
932           typename Traits = IntervalMapInfo<KeyT>>
933 class IntervalMap {
934   using Sizer = IntervalMapImpl::NodeSizer<KeyT, ValT>;
935   using Leaf = IntervalMapImpl::LeafNode<KeyT, ValT, Sizer::LeafSize, Traits>;
936   using Branch =
937       IntervalMapImpl::BranchNode<KeyT, ValT, Sizer::BranchSize, Traits>;
938   using RootLeaf = IntervalMapImpl::LeafNode<KeyT, ValT, N, Traits>;
939   using IdxPair = IntervalMapImpl::IdxPair;
940
941   // The RootLeaf capacity is given as a template parameter. We must compute the
942   // corresponding RootBranch capacity.
943   enum {
944     DesiredRootBranchCap = (sizeof(RootLeaf) - sizeof(KeyT)) /
945       (sizeof(KeyT) + sizeof(IntervalMapImpl::NodeRef)),
946     RootBranchCap = DesiredRootBranchCap ? DesiredRootBranchCap : 1
947   };
948
949   using RootBranch =
950       IntervalMapImpl::BranchNode<KeyT, ValT, RootBranchCap, Traits>;
951
952   // When branched, we store a global start key as well as the branch node.
953   struct RootBranchData {
954     KeyT start;
955     RootBranch node;
956   };
957
958 public:
959   using Allocator = typename Sizer::Allocator;
960   using KeyType = KeyT;
961   using ValueType = ValT;
962   using KeyTraits = Traits;
963
964 private:
965   // The root data is either a RootLeaf or a RootBranchData instance.
966   AlignedCharArrayUnion<RootLeaf, RootBranchData> data;
967
968   // Tree height.
969   // 0: Leaves in root.
970   // 1: Root points to leaf.
971   // 2: root->branch->leaf ...
972   unsigned height;
973
974   // Number of entries in the root node.
975   unsigned rootSize;
976
977   // Allocator used for creating external nodes.
978   Allocator &allocator;
979
980   /// dataAs - Represent data as a node type without breaking aliasing rules.
981   template <typename T>
982   T &dataAs() const {
983     union {
984       const char *d;
985       T *t;
986     } u;
987     u.d = data.buffer;
988     return *u.t;
989   }
990
991   const RootLeaf &rootLeaf() const {
992     assert(!branched() && "Cannot acces leaf data in branched root");
993     return dataAs<RootLeaf>();
994   }
995   RootLeaf &rootLeaf() {
996     assert(!branched() && "Cannot acces leaf data in branched root");
997     return dataAs<RootLeaf>();
998   }
999
1000   RootBranchData &rootBranchData() const {
1001     assert(branched() && "Cannot access branch data in non-branched root");
1002     return dataAs<RootBranchData>();
1003   }
1004   RootBranchData &rootBranchData() {
1005     assert(branched() && "Cannot access branch data in non-branched root");
1006     return dataAs<RootBranchData>();
1007   }
1008
1009   const RootBranch &rootBranch() const { return rootBranchData().node; }
1010   RootBranch &rootBranch()             { return rootBranchData().node; }
1011   KeyT rootBranchStart() const { return rootBranchData().start; }
1012   KeyT &rootBranchStart()      { return rootBranchData().start; }
1013
1014   template <typename NodeT> NodeT *newNode() {
1015     return new(allocator.template Allocate<NodeT>()) NodeT();
1016   }
1017
1018   template <typename NodeT> void deleteNode(NodeT *P) {
1019     P->~NodeT();
1020     allocator.Deallocate(P);
1021   }
1022
1023   IdxPair branchRoot(unsigned Position);
1024   IdxPair splitRoot(unsigned Position);
1025
1026   void switchRootToBranch() {
1027     rootLeaf().~RootLeaf();
1028     height = 1;
1029     new (&rootBranchData()) RootBranchData();
1030   }
1031
1032   void switchRootToLeaf() {
1033     rootBranchData().~RootBranchData();
1034     height = 0;
1035     new(&rootLeaf()) RootLeaf();
1036   }
1037
1038   bool branched() const { return height > 0; }
1039
1040   ValT treeSafeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const;
1041   void visitNodes(void (IntervalMap::*f)(IntervalMapImpl::NodeRef,
1042                   unsigned Level));
1043   void deleteNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Level);
1044
1045 public:
1046   explicit IntervalMap(Allocator &a) : height(0), rootSize(0), allocator(a) {
1047     assert((uintptr_t(data.buffer) & (alignof(RootLeaf) - 1)) == 0 &&
1048            "Insufficient alignment");
1049     new(&rootLeaf()) RootLeaf();
1050   }
1051
1052   ~IntervalMap() {
1053     clear();
1054     rootLeaf().~RootLeaf();
1055   }
1056
1057   /// empty -  Return true when no intervals are mapped.
1058   bool empty() const {
1059     return rootSize == 0;
1060   }
1061
1062   /// start - Return the smallest mapped key in a non-empty map.
1063   KeyT start() const {
1064     assert(!empty() && "Empty IntervalMap has no start");
1065     return !branched() ? rootLeaf().start(0) : rootBranchStart();
1066   }
1067
1068   /// stop - Return the largest mapped key in a non-empty map.
1069   KeyT stop() const {
1070     assert(!empty() && "Empty IntervalMap has no stop");
1071     return !branched() ? rootLeaf().stop(rootSize - 1) :
1072                          rootBranch().stop(rootSize - 1);
1073   }
1074
1075   /// lookup - Return the mapped value at x or NotFound.
1076   ValT lookup(KeyT x, ValT NotFound = ValT()) const {
1077     if (empty() || Traits::startLess(x, start()) || Traits::stopLess(stop(), x))
1078       return NotFound;
1079     return branched() ? treeSafeLookup(x, NotFound) :
1080                         rootLeaf().safeLookup(x, NotFound);
1081   }
1082
1083   /// insert - Add a mapping of [a;b] to y, coalesce with adjacent intervals.
1084   /// It is assumed that no key in the interval is mapped to another value, but
1085   /// overlapping intervals already mapped to y will be coalesced.
1086   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1087     if (branched() || rootSize == RootLeaf::Capacity)
1088       return find(a).insert(a, b, y);
1089
1090     // Easy insert into root leaf.
1091     unsigned p = rootLeaf().findFrom(0, rootSize, a);
1092     rootSize = rootLeaf().insertFrom(p, rootSize, a, b, y);
1093   }
1094
1095   /// clear - Remove all entries.
1096   void clear();
1097
1098   class const_iterator;
1099   class iterator;
1100   friend class const_iterator;
1101   friend class iterator;
1102
1103   const_iterator begin() const {
1104     const_iterator I(*this);
1105     I.goToBegin();
1106     return I;
1107   }
1108
1109   iterator begin() {
1110     iterator I(*this);
1111     I.goToBegin();
1112     return I;
1113   }
1114
1115   const_iterator end() const {
1116     const_iterator I(*this);
1117     I.goToEnd();
1118     return I;
1119   }
1120
1121   iterator end() {
1122     iterator I(*this);
1123     I.goToEnd();
1124     return I;
1125   }
1126
1127   /// find - Return an iterator pointing to the first interval ending at or
1128   /// after x, or end().
1129   const_iterator find(KeyT x) const {
1130     const_iterator I(*this);
1131     I.find(x);
1132     return I;
1133   }
1134
1135   iterator find(KeyT x) {
1136     iterator I(*this);
1137     I.find(x);
1138     return I;
1139   }
1140 };
1141
1142 /// treeSafeLookup - Return the mapped value at x or NotFound, assuming a
1143 /// branched root.
1144 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1145 ValT IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1146 treeSafeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const {
1147   assert(branched() && "treeLookup assumes a branched root");
1148
1149   IntervalMapImpl::NodeRef NR = rootBranch().safeLookup(x);
1150   for (unsigned h = height-1; h; --h)
1151     NR = NR.get<Branch>().safeLookup(x);
1152   return NR.get<Leaf>().safeLookup(x, NotFound);
1153 }
1154
1155 // branchRoot - Switch from a leaf root to a branched root.
1156 // Return the new (root offset, node offset) corresponding to Position.
1157 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1158 IntervalMapImpl::IdxPair IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1159 branchRoot(unsigned Position) {
1160   using namespace IntervalMapImpl;
1161   // How many external leaf nodes to hold RootLeaf+1?
1162   const unsigned Nodes = RootLeaf::Capacity / Leaf::Capacity + 1;
1163
1164   // Compute element distribution among new nodes.
1165   unsigned size[Nodes];
1166   IdxPair NewOffset(0, Position);
1167
1168   // Is is very common for the root node to be smaller than external nodes.
1169   if (Nodes == 1)
1170     size[0] = rootSize;
1171   else
1172     NewOffset = distribute(Nodes, rootSize, Leaf::Capacity,  nullptr, size,
1173                            Position, true);
1174
1175   // Allocate new nodes.
1176   unsigned pos = 0;
1177   NodeRef node[Nodes];
1178   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1179     Leaf *L = newNode<Leaf>();
1180     L->copy(rootLeaf(), pos, 0, size[n]);
1181     node[n] = NodeRef(L, size[n]);
1182     pos += size[n];
1183   }
1184
1185   // Destroy the old leaf node, construct branch node instead.
1186   switchRootToBranch();
1187   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1188     rootBranch().stop(n) = node[n].template get<Leaf>().stop(size[n]-1);
1189     rootBranch().subtree(n) = node[n];
1190   }
1191   rootBranchStart() = node[0].template get<Leaf>().start(0);
1192   rootSize = Nodes;
1193   return NewOffset;
1194 }
1195
1196 // splitRoot - Split the current BranchRoot into multiple Branch nodes.
1197 // Return the new (root offset, node offset) corresponding to Position.
1198 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1199 IntervalMapImpl::IdxPair IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1200 splitRoot(unsigned Position) {
1201   using namespace IntervalMapImpl;
1202   // How many external leaf nodes to hold RootBranch+1?
1203   const unsigned Nodes = RootBranch::Capacity / Branch::Capacity + 1;
1204
1205   // Compute element distribution among new nodes.
1206   unsigned Size[Nodes];
1207   IdxPair NewOffset(0, Position);
1208
1209   // Is is very common for the root node to be smaller than external nodes.
1210   if (Nodes == 1)
1211     Size[0] = rootSize;
1212   else
1213     NewOffset = distribute(Nodes, rootSize, Leaf::Capacity,  nullptr, Size,
1214                            Position, true);
1215
1216   // Allocate new nodes.
1217   unsigned Pos = 0;
1218   NodeRef Node[Nodes];
1219   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1220     Branch *B = newNode<Branch>();
1221     B->copy(rootBranch(), Pos, 0, Size[n]);
1222     Node[n] = NodeRef(B, Size[n]);
1223     Pos += Size[n];
1224   }
1225
1226   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1227     rootBranch().stop(n) = Node[n].template get<Branch>().stop(Size[n]-1);
1228     rootBranch().subtree(n) = Node[n];
1229   }
1230   rootSize = Nodes;
1231   ++height;
1232   return NewOffset;
1233 }
1234
1235 /// visitNodes - Visit each external node.
1236 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1237 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1238 visitNodes(void (IntervalMap::*f)(IntervalMapImpl::NodeRef, unsigned Height)) {
1239   if (!branched())
1240     return;
1241   SmallVector<IntervalMapImpl::NodeRef, 4> Refs, NextRefs;
1242
1243   // Collect level 0 nodes from the root.
1244   for (unsigned i = 0; i != rootSize; ++i)
1245     Refs.push_back(rootBranch().subtree(i));
1246
1247   // Visit all branch nodes.
1248   for (unsigned h = height - 1; h; --h) {
1249     for (unsigned i = 0, e = Refs.size(); i != e; ++i) {
1250       for (unsigned j = 0, s = Refs[i].size(); j != s; ++j)
1251         NextRefs.push_back(Refs[i].subtree(j));
1252       (this->*f)(Refs[i], h);
1253     }
1254     Refs.clear();
1255     Refs.swap(NextRefs);
1256   }
1257
1258   // Visit all leaf nodes.
1259   for (unsigned i = 0, e = Refs.size(); i != e; ++i)
1260     (this->*f)(Refs[i], 0);
1261 }
1262
1263 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1264 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1265 deleteNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Level) {
1266   if (Level)
1267     deleteNode(&Node.get<Branch>());
1268   else
1269     deleteNode(&Node.get<Leaf>());
1270 }
1271
1272 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1273 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1274 clear() {
1275   if (branched()) {
1276     visitNodes(&IntervalMap::deleteNode);
1277     switchRootToLeaf();
1278   }
1279   rootSize = 0;
1280 }
1281
1282 //===----------------------------------------------------------------------===//
1283 //---                   IntervalMap::const_iterator                       ----//
1284 //===----------------------------------------------------------------------===//
1285
1286 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1287 class IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::const_iterator :
1288   public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, ValT> {
1289
1290 protected:
1291   friend class IntervalMap;
1292
1293   // The map referred to.
1294   IntervalMap *map = nullptr;
1295
1296   // We store a full path from the root to the current position.
1297   // The path may be partially filled, but never between iterator calls.
1298   IntervalMapImpl::Path path;
1299
1300   explicit const_iterator(const IntervalMap &map) :
1301     map(const_cast<IntervalMap*>(&map)) {}
1302
1303   bool branched() const {
1304     assert(map && "Invalid iterator");
1305     return map->branched();
1306   }
1307
1308   void setRoot(unsigned Offset) {
1309     if (branched())
1310       path.setRoot(&map->rootBranch(), map->rootSize, Offset);
1311     else
1312       path.setRoot(&map->rootLeaf(), map->rootSize, Offset);
1313   }
1314
1315   void pathFillFind(KeyT x);
1316   void treeFind(KeyT x);
1317   void treeAdvanceTo(KeyT x);
1318
1319   /// unsafeStart - Writable access to start() for iterator.
1320   KeyT &unsafeStart() const {
1321     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1322     return branched() ? path.leaf<Leaf>().start(path.leafOffset()) :
1323                         path.leaf<RootLeaf>().start(path.leafOffset());
1324   }
1325
1326   /// unsafeStop - Writable access to stop() for iterator.
1327   KeyT &unsafeStop() const {
1328     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1329     return branched() ? path.leaf<Leaf>().stop(path.leafOffset()) :
1330                         path.leaf<RootLeaf>().stop(path.leafOffset());
1331   }
1332
1333   /// unsafeValue - Writable access to value() for iterator.
1334   ValT &unsafeValue() const {
1335     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1336     return branched() ? path.leaf<Leaf>().value(path.leafOffset()) :
1337                         path.leaf<RootLeaf>().value(path.leafOffset());
1338   }
1339
1340 public:
1341   /// const_iterator - Create an iterator that isn't pointing anywhere.
1342   const_iterator() = default;
1343
1344   /// setMap - Change the map iterated over. This call must be followed by a
1345   /// call to goToBegin(), goToEnd(), or find()
1346   void setMap(const IntervalMap &m) { map = const_cast<IntervalMap*>(&m); }
1347
1348   /// valid - Return true if the current position is valid, false for end().
1349   bool valid() const { return path.valid(); }
1350
1351   /// atBegin - Return true if the current position is the first map entry.
1352   bool atBegin() const { return path.atBegin(); }
1353
1354   /// start - Return the beginning of the current interval.
1355   const KeyT &start() const { return unsafeStart(); }
1356
1357   /// stop - Return the end of the current interval.
1358   const KeyT &stop() const { return unsafeStop(); }
1359
1360   /// value - Return the mapped value at the current interval.
1361   const ValT &value() const { return unsafeValue(); }
1362
1363   const ValT &operator*() const { return value(); }
1364
1365   bool operator==(const const_iterator &RHS) const {
1366     assert(map == RHS.map && "Cannot compare iterators from different maps");
1367     if (!valid())
1368       return !RHS.valid();
1369     if (path.leafOffset() != RHS.path.leafOffset())
1370       return false;
1371     return &path.template leaf<Leaf>() == &RHS.path.template leaf<Leaf>();
1372   }
1373
1374   bool operator!=(const const_iterator &RHS) const {
1375     return !operator==(RHS);
1376   }
1377
1378   /// goToBegin - Move to the first interval in map.
1379   void goToBegin() {
1380     setRoot(0);
1381     if (branched())
1382       path.fillLeft(map->height);
1383   }
1384
1385   /// goToEnd - Move beyond the last interval in map.
1386   void goToEnd() {
1387     setRoot(map->rootSize);
1388   }
1389
1390   /// preincrement - move to the next interval.
1391   const_iterator &operator++() {
1392     assert(valid() && "Cannot increment end()");
1393     if (++path.leafOffset() == path.leafSize() && branched())
1394       path.moveRight(map->height);
1395     return *this;
1396   }
1397
1398   /// postincrement - Dont do that!
1399   const_iterator operator++(int) {
1400     const_iterator tmp = *this;
1401     operator++();
1402     return tmp;
1403   }
1404
1405   /// predecrement - move to the previous interval.
1406   const_iterator &operator--() {
1407     if (path.leafOffset() && (valid() || !branched()))
1408       --path.leafOffset();
1409     else
1410       path.moveLeft(map->height);
1411     return *this;
1412   }
1413
1414   /// postdecrement - Dont do that!
1415   const_iterator operator--(int) {
1416     const_iterator tmp = *this;
1417     operator--();
1418     return tmp;
1419   }
1420
1421   /// find - Move to the first interval with stop >= x, or end().
1422   /// This is a full search from the root, the current position is ignored.
1423   void find(KeyT x) {
1424     if (branched())
1425       treeFind(x);
1426     else
1427       setRoot(map->rootLeaf().findFrom(0, map->rootSize, x));
1428   }
1429
1430   /// advanceTo - Move to the first interval with stop >= x, or end().
1431   /// The search is started from the current position, and no earlier positions
1432   /// can be found. This is much faster than find() for small moves.
1433   void advanceTo(KeyT x) {
1434     if (!valid())
1435       return;
1436     if (branched())
1437       treeAdvanceTo(x);
1438     else
1439       path.leafOffset() =
1440         map->rootLeaf().findFrom(path.leafOffset(), map->rootSize, x);
1441   }
1442 };
1443
1444 /// pathFillFind - Complete path by searching for x.
1445 /// @param x Key to search for.
1446 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1447 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1448 const_iterator::pathFillFind(KeyT x) {
1449   IntervalMapImpl::NodeRef NR = path.subtree(path.height());
1450   for (unsigned i = map->height - path.height() - 1; i; --i) {
1451     unsigned p = NR.get<Branch>().safeFind(0, x);
1452     path.push(NR, p);
1453     NR = NR.subtree(p);
1454   }
1455   path.push(NR, NR.get<Leaf>().safeFind(0, x));
1456 }
1457
1458 /// treeFind - Find in a branched tree.
1459 /// @param x Key to search for.
1460 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1461 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1462 const_iterator::treeFind(KeyT x) {
1463   setRoot(map->rootBranch().findFrom(0, map->rootSize, x));
1464   if (valid())
1465     pathFillFind(x);
1466 }
1467
1468 /// treeAdvanceTo - Find position after the current one.
1469 /// @param x Key to search for.
1470 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1471 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1472 const_iterator::treeAdvanceTo(KeyT x) {
1473   // Can we stay on the same leaf node?
1474   if (!Traits::stopLess(path.leaf<Leaf>().stop(path.leafSize() - 1), x)) {
1475     path.leafOffset() = path.leaf<Leaf>().safeFind(path.leafOffset(), x);
1476     return;
1477   }
1478
1479   // Drop the current leaf.
1480   path.pop();
1481
1482   // Search towards the root for a usable subtree.
1483   if (path.height()) {
1484     for (unsigned l = path.height() - 1; l; --l) {
1485       if (!Traits::stopLess(path.node<Branch>(l).stop(path.offset(l)), x)) {
1486         // The branch node at l+1 is usable
1487         path.offset(l + 1) =
1488           path.node<Branch>(l + 1).safeFind(path.offset(l + 1), x);
1489         return pathFillFind(x);
1490       }
1491       path.pop();
1492     }
1493     // Is the level-1 Branch usable?
1494     if (!Traits::stopLess(map->rootBranch().stop(path.offset(0)), x)) {
1495       path.offset(1) = path.node<Branch>(1).safeFind(path.offset(1), x);
1496       return pathFillFind(x);
1497     }
1498   }
1499
1500   // We reached the root.
1501   setRoot(map->rootBranch().findFrom(path.offset(0), map->rootSize, x));
1502   if (valid())
1503     pathFillFind(x);
1504 }
1505
1506 //===----------------------------------------------------------------------===//
1507 //---                       IntervalMap::iterator                         ----//
1508 //===----------------------------------------------------------------------===//
1509
1510 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1511 class IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::iterator : public const_iterator {
1512   friend class IntervalMap;
1513
1514   using IdxPair = IntervalMapImpl::IdxPair;
1515
1516   explicit iterator(IntervalMap &map) : const_iterator(map) {}
1517
1518   void setNodeStop(unsigned Level, KeyT Stop);
1519   bool insertNode(unsigned Level, IntervalMapImpl::NodeRef Node, KeyT Stop);
1520   template <typename NodeT> bool overflow(unsigned Level);
1521   void treeInsert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
1522   void eraseNode(unsigned Level);
1523   void treeErase(bool UpdateRoot = true);
1524   bool canCoalesceLeft(KeyT Start, ValT x);
1525   bool canCoalesceRight(KeyT Stop, ValT x);
1526
1527 public:
1528   /// iterator - Create null iterator.
1529   iterator() = default;
1530
1531   /// setStart - Move the start of the current interval.
1532   /// This may cause coalescing with the previous interval.
1533   /// @param a New start key, must not overlap the previous interval.
1534   void setStart(KeyT a);
1535
1536   /// setStop - Move the end of the current interval.
1537   /// This may cause coalescing with the following interval.
1538   /// @param b New stop key, must not overlap the following interval.
1539   void setStop(KeyT b);
1540
1541   /// setValue - Change the mapped value of the current interval.
1542   /// This may cause coalescing with the previous and following intervals.
1543   /// @param x New value.
1544   void setValue(ValT x);
1545
1546   /// setStartUnchecked - Move the start of the current interval without
1547   /// checking for coalescing or overlaps.
1548   /// This should only be used when it is known that coalescing is not required.
1549   /// @param a New start key.
1550   void setStartUnchecked(KeyT a) { this->unsafeStart() = a; }
1551
1552   /// setStopUnchecked - Move the end of the current interval without checking
1553   /// for coalescing or overlaps.
1554   /// This should only be used when it is known that coalescing is not required.
1555   /// @param b New stop key.
1556   void setStopUnchecked(KeyT b) {
1557     this->unsafeStop() = b;
1558     // Update keys in branch nodes as well.
1559     if (this->path.atLastEntry(this->path.height()))
1560       setNodeStop(this->path.height(), b);
1561   }
1562
1563   /// setValueUnchecked - Change the mapped value of the current interval
1564   /// without checking for coalescing.
1565   /// @param x New value.
1566   void setValueUnchecked(ValT x) { this->unsafeValue() = x; }
1567
1568   /// insert - Insert mapping [a;b] -> y before the current position.
1569   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
1570
1571   /// erase - Erase the current interval.
1572   void erase();
1573
1574   iterator &operator++() {
1575     const_iterator::operator++();
1576     return *this;
1577   }
1578
1579   iterator operator++(int) {
1580     iterator tmp = *this;
1581     operator++();
1582     return tmp;
1583   }
1584
1585   iterator &operator--() {
1586     const_iterator::operator--();
1587     return *this;
1588   }
1589
1590   iterator operator--(int) {
1591     iterator tmp = *this;
1592     operator--();
1593     return tmp;
1594   }
1595 };
1596
1597 /// canCoalesceLeft - Can the current interval coalesce to the left after
1598 /// changing start or value?
1599 /// @param Start New start of current interval.
1600 /// @param Value New value for current interval.
1601 /// @return True when updating the current interval would enable coalescing.
1602 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1603 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1604 iterator::canCoalesceLeft(KeyT Start, ValT Value) {
1605   using namespace IntervalMapImpl;
1606   Path &P = this->path;
1607   if (!this->branched()) {
1608     unsigned i = P.leafOffset();
1609     RootLeaf &Node = P.leaf<RootLeaf>();
1610     return i && Node.value(i-1) == Value &&
1611                 Traits::adjacent(Node.stop(i-1), Start);
1612   }
1613   // Branched.
1614   if (unsigned i = P.leafOffset()) {
1615     Leaf &Node = P.leaf<Leaf>();
1616     return Node.value(i-1) == Value && Traits::adjacent(Node.stop(i-1), Start);
1617   } else if (NodeRef NR = P.getLeftSibling(P.height())) {
1618     unsigned i = NR.size() - 1;
1619     Leaf &Node = NR.get<Leaf>();
1620     return Node.value(i) == Value && Traits::adjacent(Node.stop(i), Start);
1621   }
1622   return false;
1623 }
1624
1625 /// canCoalesceRight - Can the current interval coalesce to the right after
1626 /// changing stop or value?
1627 /// @param Stop New stop of current interval.
1628 /// @param Value New value for current interval.
1629 /// @return True when updating the current interval would enable coalescing.
1630 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1631 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1632 iterator::canCoalesceRight(KeyT Stop, ValT Value) {
1633   using namespace IntervalMapImpl;
1634   Path &P = this->path;
1635   unsigned i = P.leafOffset() + 1;
1636   if (!this->branched()) {
1637     if (i >= P.leafSize())
1638       return false;
1639     RootLeaf &Node = P.leaf<RootLeaf>();
1640     return Node.value(i) == Value && Traits::adjacent(Stop, Node.start(i));
1641   }
1642   // Branched.
1643   if (i < P.leafSize()) {
1644     Leaf &Node = P.leaf<Leaf>();
1645     return Node.value(i) == Value && Traits::adjacent(Stop, Node.start(i));
1646   } else if (NodeRef NR = P.getRightSibling(P.height())) {
1647     Leaf &Node = NR.get<Leaf>();
1648     return Node.value(0) == Value && Traits::adjacent(Stop, Node.start(0));
1649   }
1650   return false;
1651 }
1652
1653 /// setNodeStop - Update the stop key of the current node at level and above.
1654 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1655 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1656 iterator::setNodeStop(unsigned Level, KeyT Stop) {
1657   // There are no references to the root node, so nothing to update.
1658   if (!Level)
1659     return;
1660   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1661   // Update nodes pointing to the current node.
1662   while (--Level) {
1663     P.node<Branch>(Level).stop(P.offset(Level)) = Stop;
1664     if (!P.atLastEntry(Level))
1665       return;
1666   }
1667   // Update root separately since it has a different layout.
1668   P.node<RootBranch>(Level).stop(P.offset(Level)) = Stop;
1669 }
1670
1671 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1672 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1673 iterator::setStart(KeyT a) {
1674   assert(Traits::nonEmpty(a, this->stop()) && "Cannot move start beyond stop");
1675   KeyT &CurStart = this->unsafeStart();
1676   if (!Traits::startLess(a, CurStart) || !canCoalesceLeft(a, this->value())) {
1677     CurStart = a;
1678     return;
1679   }
1680   // Coalesce with the interval to the left.
1681   --*this;
1682   a = this->start();
1683   erase();
1684   setStartUnchecked(a);
1685 }
1686
1687 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1688 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1689 iterator::setStop(KeyT b) {
1690   assert(Traits::nonEmpty(this->start(), b) && "Cannot move stop beyond start");
1691   if (Traits::startLess(b, this->stop()) ||
1692       !canCoalesceRight(b, this->value())) {
1693     setStopUnchecked(b);
1694     return;
1695   }
1696   // Coalesce with interval to the right.
1697   KeyT a = this->start();
1698   erase();
1699   setStartUnchecked(a);
1700 }
1701
1702 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1703 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1704 iterator::setValue(ValT x) {
1705   setValueUnchecked(x);
1706   if (canCoalesceRight(this->stop(), x)) {
1707     KeyT a = this->start();
1708     erase();
1709     setStartUnchecked(a);
1710   }
1711   if (canCoalesceLeft(this->start(), x)) {
1712     --*this;
1713     KeyT a = this->start();
1714     erase();
1715     setStartUnchecked(a);
1716   }
1717 }
1718
1719 /// insertNode - insert a node before the current path at level.
1720 /// Leave the current path pointing at the new node.
1721 /// @param Level path index of the node to be inserted.
1722 /// @param Node The node to be inserted.
1723 /// @param Stop The last index in the new node.
1724 /// @return True if the tree height was increased.
1725 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1726 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1727 iterator::insertNode(unsigned Level, IntervalMapImpl::NodeRef Node, KeyT Stop) {
1728   assert(Level && "Cannot insert next to the root");
1729   bool SplitRoot = false;
1730   IntervalMap &IM = *this->map;
1731   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1732
1733   if (Level == 1) {
1734     // Insert into the root branch node.
1735     if (IM.rootSize < RootBranch::Capacity) {
1736       IM.rootBranch().insert(P.offset(0), IM.rootSize, Node, Stop);
1737       P.setSize(0, ++IM.rootSize);
1738       P.reset(Level);
1739       return SplitRoot;
1740     }
1741
1742     // We need to split the root while keeping our position.
1743     SplitRoot = true;
1744     IdxPair Offset = IM.splitRoot(P.offset(0));
1745     P.replaceRoot(&IM.rootBranch(), IM.rootSize, Offset);
1746
1747     // Fall through to insert at the new higher level.
1748     ++Level;
1749   }
1750
1751   // When inserting before end(), make sure we have a valid path.
1752   P.legalizeForInsert(--Level);
1753
1754   // Insert into the branch node at Level-1.
1755   if (P.size(Level) == Branch::Capacity) {
1756     // Branch node is full, handle handle the overflow.
1757     assert(!SplitRoot && "Cannot overflow after splitting the root");
1758     SplitRoot = overflow<Branch>(Level);
1759     Level += SplitRoot;
1760   }
1761   P.node<Branch>(Level).insert(P.offset(Level), P.size(Level), Node, Stop);
1762   P.setSize(Level, P.size(Level) + 1);
1763   if (P.atLastEntry(Level))
1764     setNodeStop(Level, Stop);
1765   P.reset(Level + 1);
1766   return SplitRoot;
1767 }
1768
1769 // insert
1770 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1771 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1772 iterator::insert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1773   if (this->branched())
1774     return treeInsert(a, b, y);
1775   IntervalMap &IM = *this->map;
1776   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1777
1778   // Try simple root leaf insert.
1779   unsigned Size = IM.rootLeaf().insertFrom(P.leafOffset(), IM.rootSize, a, b, y);
1780
1781   // Was the root node insert successful?
1782   if (Size <= RootLeaf::Capacity) {
1783     P.setSize(0, IM.rootSize = Size);
1784     return;
1785   }
1786
1787   // Root leaf node is full, we must branch.
1788   IdxPair Offset = IM.branchRoot(P.leafOffset());
1789   P.replaceRoot(&IM.rootBranch(), IM.rootSize, Offset);
1790
1791   // Now it fits in the new leaf.
1792   treeInsert(a, b, y);
1793 }
1794
1795 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1796 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1797 iterator::treeInsert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1798   using namespace IntervalMapImpl;
1799   Path &P = this->path;
1800
1801   if (!P.valid())
1802     P.legalizeForInsert(this->map->height);
1803
1804   // Check if this insertion will extend the node to the left.
1805   if (P.leafOffset() == 0 && Traits::startLess(a, P.leaf<Leaf>().start(0))) {
1806     // Node is growing to the left, will it affect a left sibling node?
1807     if (NodeRef Sib = P.getLeftSibling(P.height())) {
1808       Leaf &SibLeaf = Sib.get<Leaf>();
1809       unsigned SibOfs = Sib.size() - 1;
1810       if (SibLeaf.value(SibOfs) == y &&
1811           Traits::adjacent(SibLeaf.stop(SibOfs), a)) {
1812         // This insertion will coalesce with the last entry in SibLeaf. We can
1813         // handle it in two ways:
1814         //  1. Extend SibLeaf.stop to b and be done, or
1815         //  2. Extend a to SibLeaf, erase the SibLeaf entry and continue.
1816         // We prefer 1., but need 2 when coalescing to the right as well.
1817         Leaf &CurLeaf = P.leaf<Leaf>();
1818         P.moveLeft(P.height());
1819         if (Traits::stopLess(b, CurLeaf.start(0)) &&
1820             (y != CurLeaf.value(0) || !Traits::adjacent(b, CurLeaf.start(0)))) {
1821           // Easy, just extend SibLeaf and we're done.
1822           setNodeStop(P.height(), SibLeaf.stop(SibOfs) = b);
1823           return;
1824         } else {
1825           // We have both left and right coalescing. Erase the old SibLeaf entry
1826           // and continue inserting the larger interval.
1827           a = SibLeaf.start(SibOfs);
1828           treeErase(/* UpdateRoot= */false);
1829         }
1830       }
1831     } else {
1832       // No left sibling means we are at begin(). Update cached bound.
1833       this->map->rootBranchStart() = a;
1834     }
1835   }
1836
1837   // When we are inserting at the end of a leaf node, we must update stops.
1838   unsigned Size = P.leafSize();
1839   bool Grow = P.leafOffset() == Size;
1840   Size = P.leaf<Leaf>().insertFrom(P.leafOffset(), Size, a, b, y);
1841
1842   // Leaf insertion unsuccessful? Overflow and try again.
1843   if (Size > Leaf::Capacity) {
1844     overflow<Leaf>(P.height());
1845     Grow = P.leafOffset() == P.leafSize();
1846     Size = P.leaf<Leaf>().insertFrom(P.leafOffset(), P.leafSize(), a, b, y);
1847     assert(Size <= Leaf::Capacity && "overflow() didn't make room");
1848   }
1849
1850   // Inserted, update offset and leaf size.
1851   P.setSize(P.height(), Size);
1852
1853   // Insert was the last node entry, update stops.
1854   if (Grow)
1855     setNodeStop(P.height(), b);
1856 }
1857
1858 /// erase - erase the current interval and move to the next position.
1859 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1860 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1861 iterator::erase() {
1862   IntervalMap &IM = *this->map;
1863   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1864   assert(P.valid() && "Cannot erase end()");
1865   if (this->branched())
1866     return treeErase();
1867   IM.rootLeaf().erase(P.leafOffset(), IM.rootSize);
1868   P.setSize(0, --IM.rootSize);
1869 }
1870
1871 /// treeErase - erase() for a branched tree.
1872 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1873 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1874 iterator::treeErase(bool UpdateRoot) {
1875   IntervalMap &IM = *this->map;
1876   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1877   Leaf &Node = P.leaf<Leaf>();
1878
1879   // Nodes are not allowed to become empty.
1880   if (P.leafSize() == 1) {
1881     IM.deleteNode(&Node);
1882     eraseNode(IM.height);
1883     // Update rootBranchStart if we erased begin().
1884     if (UpdateRoot && IM.branched() && P.valid() && P.atBegin())
1885       IM.rootBranchStart() = P.leaf<Leaf>().start(0);
1886     return;
1887   }
1888
1889   // Erase current entry.
1890   Node.erase(P.leafOffset(), P.leafSize());
1891   unsigned NewSize = P.leafSize() - 1;
1892   P.setSize(IM.height, NewSize);
1893   // When we erase the last entry, update stop and move to a legal position.
1894   if (P.leafOffset() == NewSize) {
1895     setNodeStop(IM.height, Node.stop(NewSize - 1));
1896     P.moveRight(IM.height);
1897   } else if (UpdateRoot && P.atBegin())
1898     IM.rootBranchStart() = P.leaf<Leaf>().start(0);
1899 }
1900
1901 /// eraseNode - Erase the current node at Level from its parent and move path to
1902 /// the first entry of the next sibling node.
1903 /// The node must be deallocated by the caller.
1904 /// @param Level 1..height, the root node cannot be erased.
1905 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1906 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1907 iterator::eraseNode(unsigned Level) {
1908   assert(Level && "Cannot erase root node");
1909   IntervalMap &IM = *this->map;
1910   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1911
1912   if (--Level == 0) {
1913     IM.rootBranch().erase(P.offset(0), IM.rootSize);
1914     P.setSize(0, --IM.rootSize);
1915     // If this cleared the root, switch to height=0.
1916     if (IM.empty()) {
1917       IM.switchRootToLeaf();
1918       this->setRoot(0);
1919       return;
1920     }
1921   } else {
1922     // Remove node ref from branch node at Level.
1923     Branch &Parent = P.node<Branch>(Level);
1924     if (P.size(Level) == 1) {
1925       // Branch node became empty, remove it recursively.
1926       IM.deleteNode(&Parent);
1927       eraseNode(Level);
1928     } else {
1929       // Branch node won't become empty.
1930       Parent.erase(P.offset(Level), P.size(Level));
1931       unsigned NewSize = P.size(Level) - 1;
1932       P.setSize(Level, NewSize);
1933       // If we removed the last branch, update stop and move to a legal pos.
1934       if (P.offset(Level) == NewSize) {
1935         setNodeStop(Level, Parent.stop(NewSize - 1));
1936         P.moveRight(Level);
1937       }
1938     }
1939   }
1940   // Update path cache for the new right sibling position.
1941   if (P.valid()) {
1942     P.reset(Level + 1);
1943     P.offset(Level + 1) = 0;
1944   }
1945 }
1946
1947 /// overflow - Distribute entries of the current node evenly among
1948 /// its siblings and ensure that the current node is not full.
1949 /// This may require allocating a new node.
1950 /// @tparam NodeT The type of node at Level (Leaf or Branch).
1951 /// @param Level path index of the overflowing node.
1952 /// @return True when the tree height was changed.
1953 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1954 template <typename NodeT>
1955 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1956 iterator::overflow(unsigned Level) {
1957   using namespace IntervalMapImpl;
1958   Path &P = this->path;
1959   unsigned CurSize[4];
1960   NodeT *Node[4];
1961   unsigned Nodes = 0;
1962   unsigned Elements = 0;
1963   unsigned Offset = P.offset(Level);
1964
1965   // Do we have a left sibling?
1966   NodeRef LeftSib = P.getLeftSibling(Level);
1967   if (LeftSib) {
1968     Offset += Elements = CurSize[Nodes] = LeftSib.size();
1969     Node[Nodes++] = &LeftSib.get<NodeT>();
1970   }
1971
1972   // Current node.
1973   Elements += CurSize[Nodes] = P.size(Level);
1974   Node[Nodes++] = &P.node<NodeT>(Level);
1975
1976   // Do we have a right sibling?
1977   NodeRef RightSib = P.getRightSibling(Level);
1978   if (RightSib) {
1979     Elements += CurSize[Nodes] = RightSib.size();
1980     Node[Nodes++] = &RightSib.get<NodeT>();
1981   }
1982
1983   // Do we need to allocate a new node?
1984   unsigned NewNode = 0;
1985   if (Elements + 1 > Nodes * NodeT::Capacity) {
1986     // Insert NewNode at the penultimate position, or after a single node.
1987     NewNode = Nodes == 1 ? 1 : Nodes - 1;
1988     CurSize[Nodes] = CurSize[NewNode];
1989     Node[Nodes] = Node[NewNode];
1990     CurSize[NewNode] = 0;
1991     Node[NewNode] = this->map->template newNode<NodeT>();
1992     ++Nodes;
1993   }
1994
1995   // Compute the new element distribution.
1996   unsigned NewSize[4];
1997   IdxPair NewOffset = distribute(Nodes, Elements, NodeT::Capacity,
1998                                  CurSize, NewSize, Offset, true);
1999   adjustSiblingSizes(Node, Nodes, CurSize, NewSize);
2000
2001   // Move current location to the leftmost node.
2002   if (LeftSib)
2003     P.moveLeft(Level);
2004
2005   // Elements have been rearranged, now update node sizes and stops.
2006   bool SplitRoot = false;
2007   unsigned Pos = 0;
2008   while (true) {
2009     KeyT Stop = Node[Pos]->stop(NewSize[Pos]-1);
2010     if (NewNode && Pos == NewNode) {
2011       SplitRoot = insertNode(Level, NodeRef(Node[Pos], NewSize[Pos]), Stop);
2012       Level += SplitRoot;
2013     } else {
2014       P.setSize(Level, NewSize[Pos]);
2015       setNodeStop(Level, Stop);
2016     }
2017     if (Pos + 1 == Nodes)
2018       break;
2019     P.moveRight(Level);
2020     ++Pos;
2021   }
2022
2023   // Where was I? Find NewOffset.
2024   while(Pos != NewOffset.first) {
2025     P.moveLeft(Level);
2026     --Pos;
2027   }
2028   P.offset(Level) = NewOffset.second;
2029   return SplitRoot;
2030 }
2031
2032 //===----------------------------------------------------------------------===//
2033 //---                       IntervalMapOverlaps                           ----//
2034 //===----------------------------------------------------------------------===//
2035
2036 /// IntervalMapOverlaps - Iterate over the overlaps of mapped intervals in two
2037 /// IntervalMaps. The maps may be different, but the KeyT and Traits types
2038 /// should be the same.
2039 ///
2040 /// Typical uses:
2041 ///
2042 /// 1. Test for overlap:
2043 ///    bool overlap = IntervalMapOverlaps(a, b).valid();
2044 ///
2045 /// 2. Enumerate overlaps:
2046 ///    for (IntervalMapOverlaps I(a, b); I.valid() ; ++I) { ... }
2047 ///
2048 template <typename MapA, typename MapB>
2049 class IntervalMapOverlaps {
2050   using KeyType = typename MapA::KeyType;
2051   using Traits = typename MapA::KeyTraits;
2052
2053   typename MapA::const_iterator posA;
2054   typename MapB::const_iterator posB;
2055
2056   /// advance - Move posA and posB forward until reaching an overlap, or until
2057   /// either meets end.
2058   /// Don't move the iterators if they are already overlapping.
2059   void advance() {
2060     if (!valid())
2061       return;
2062
2063     if (Traits::stopLess(posA.stop(), posB.start())) {
2064       // A ends before B begins. Catch up.
2065       posA.advanceTo(posB.start());
2066       if (!posA.valid() || !Traits::stopLess(posB.stop(), posA.start()))
2067         return;
2068     } else if (Traits::stopLess(posB.stop(), posA.start())) {
2069       // B ends before A begins. Catch up.
2070       posB.advanceTo(posA.start());
2071       if (!posB.valid() || !Traits::stopLess(posA.stop(), posB.start()))
2072         return;
2073     } else
2074       // Already overlapping.
2075       return;
2076
2077     while (true) {
2078       // Make a.end > b.start.
2079       posA.advanceTo(posB.start());
2080       if (!posA.valid() || !Traits::stopLess(posB.stop(), posA.start()))
2081         return;
2082       // Make b.end > a.start.
2083       posB.advanceTo(posA.start());
2084       if (!posB.valid() || !Traits::stopLess(posA.stop(), posB.start()))
2085         return;
2086     }
2087   }
2088
2089 public:
2090   /// IntervalMapOverlaps - Create an iterator for the overlaps of a and b.
2091   IntervalMapOverlaps(const MapA &a, const MapB &b)
2092     : posA(b.empty() ? a.end() : a.find(b.start())),
2093       posB(posA.valid() ? b.find(posA.start()) : b.end()) { advance(); }
2094
2095   /// valid - Return true if iterator is at an overlap.
2096   bool valid() const {
2097     return posA.valid() && posB.valid();
2098   }
2099
2100   /// a - access the left hand side in the overlap.
2101   const typename MapA::const_iterator &a() const { return posA; }
2102
2103   /// b - access the right hand side in the overlap.
2104   const typename MapB::const_iterator &b() const { return posB; }
2105
2106   /// start - Beginning of the overlapping interval.
2107   KeyType start() const {
2108     KeyType ak = a().start();
2109     KeyType bk = b().start();
2110     return Traits::startLess(ak, bk) ? bk : ak;
2111   }
2112
2113   /// stop - End of the overlapping interval.
2114   KeyType stop() const {
2115     KeyType ak = a().stop();
2116     KeyType bk = b().stop();
2117     return Traits::startLess(ak, bk) ? ak : bk;
2118   }
2119
2120   /// skipA - Move to the next overlap that doesn't involve a().
2121   void skipA() {
2122     ++posA;
2123     advance();
2124   }
2125
2126   /// skipB - Move to the next overlap that doesn't involve b().
2127   void skipB() {
2128     ++posB;
2129     advance();
2130   }
2131
2132   /// Preincrement - Move to the next overlap.
2133   IntervalMapOverlaps &operator++() {
2134     // Bump the iterator that ends first. The other one may have more overlaps.
2135     if (Traits::startLess(posB.stop(), posA.stop()))
2136       skipB();
2137     else
2138       skipA();
2139     return *this;
2140   }
2141
2142   /// advanceTo - Move to the first overlapping interval with
2143   /// stopLess(x, stop()).
2144   void advanceTo(KeyType x) {
2145     if (!valid())
2146       return;
2147     // Make sure advanceTo sees monotonic keys.
2148     if (Traits::stopLess(posA.stop(), x))
2149       posA.advanceTo(x);
2150     if (Traits::stopLess(posB.stop(), x))
2151       posB.advanceTo(x);
2152     advance();
2153   }
2154 };
2155
2156 } // end namespace llvm
2157
2158 #endif // LLVM_ADT_INTERVALMAP_H