gdb: add target_ops::supports_displaced_step
[deliverable/binutils-gdb.git] / gdb / bcache.h
index e389c8eb16bf408780b1f5aedebc460a00bee1d7..929375642046047641443de196a10b46614fdd85 100644 (file)
 /* Include file cached obstack implementation.
-   Written by Fred Fish (fnf@cygnus.com)
-   Copyright 1995 Free Software Foundation, Inc.
+   Written by Fred Fish <fnf@cygnus.com>
+   Rewritten by Jim Blandy <jimb@cygnus.com>
 
-This file is part of GDB.
+   Copyright (C) 1999-2020 Free Software Foundation, Inc.
 
-This program is free software; you can redistribute it and/or modify
-it under the terms of the GNU General Public License as published by
-the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
-(at your option) any later version.
+   This file is part of GDB.
 
-This program is distributed in the hope that it will be useful,
-but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
-MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
-GNU General Public License for more details.
+   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+   it under the terms of the GNU General Public License as published by
+   the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
+   (at your option) any later version.
 
-You should have received a copy of the GNU General Public License
-along with this program; if not, write to the Free Software
-Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.  */
+   This program is distributed in the hope that it will be useful,
+   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+   GNU General Public License for more details.
+
+   You should have received a copy of the GNU General Public License
+   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 #ifndef BCACHE_H
 #define BCACHE_H 1
 
-#define BCACHE_HASHLENGTH      12      /* Number of bits in hash value */
-#define BCACHE_HASHSIZE        (1 << BCACHE_HASHLENGTH)
-#define BCACHE_MAXLENGTH       128
+/* A bcache is a data structure for factoring out duplication in
+   read-only structures.  You give the bcache some string of bytes S.
+   If the bcache already contains a copy of S, it hands you back a
+   pointer to its copy.  Otherwise, it makes a fresh copy of S, and
+   hands you back a pointer to that.  In either case, you can throw
+   away your copy of S, and use the bcache's.
 
-struct hashlink {
-  struct hashlink *next;
-  char data[1];
-};
+   The "strings" in question are arbitrary strings of bytes --- they
+   can contain zero bytes.  You pass in the length explicitly when you
+   call the bcache function.
+
+   This means that you can put ordinary C objects in a bcache.
+   However, if you do this, remember that structs can contain `holes'
+   between members, added for alignment.  These bytes usually contain
+   garbage.  If you try to bcache two objects which are identical from
+   your code's point of view, but have different garbage values in the
+   structure's holes, then the bcache will treat them as separate
+   strings, and you won't get the nice elimination of duplicates you
+   were hoping for.  So, remember to memset your structures full of
+   zeros before bcaching them!
+
+   You shouldn't modify the strings you get from a bcache, because:
+
+   - You don't necessarily know who you're sharing space with.  If I
+   stick eight bytes of text in a bcache, and then stick an eight-byte
+   structure in the same bcache, there's no guarantee those two
+   objects don't actually comprise the same sequence of bytes.  If
+   they happen to, the bcache will use a single byte string for both
+   of them.  Then, modifying the structure will change the string.  In
+   bizarre ways.
+
+   - Even if you know for some other reason that all that's okay,
+   there's another problem.  A bcache stores all its strings in a hash
+   table.  If you modify a string's contents, you will probably change
+   its hash value.  This means that the modified string is now in the
+   wrong place in the hash table, and future bcache probes will never
+   find it.  So by mutating a string, you give up any chance of
+   sharing its space with future duplicates.
+
+
+   Size of bcache VS hashtab:
+
+   For bcache, the most critical cost is size (or more exactly the
+   overhead added by the bcache).  It turns out that the bcache is
+   remarkably efficient.
+
+   Assuming a 32-bit system (the hash table slots are 4 bytes),
+   ignoring alignment, and limit strings to 255 bytes (1 byte length)
+   we get ...
+
+   bcache: This uses a separate linked list to track the hash chain.
+   The numbers show roughly 100% occupancy of the hash table and an
+   average chain length of 4.  Spreading the slot cost over the 4
+   chain elements:
+
+   4 (slot) / 4 (chain length) + 1 (length) + 4 (chain) = 6 bytes
+
+   hashtab: This uses a more traditional re-hash algorithm where the
+   chain is maintained within the hash table.  The table occupancy is
+   kept below 75% but we'll assume its perfect:
+
+   4 (slot) x 4/3 (occupancy) +  1 (length) = 6 1/3 bytes
+
+   So a perfect hashtab has just slightly larger than an average
+   bcache.
+
+   It turns out that an average hashtab is far worse.  Two things
+   hurt:
+
+   - Hashtab's occupancy is more like 50% (it ranges between 38% and
+   75%) giving a per slot cost of 4x2 vs 4x4/3.
+
+   - the string structure needs to be aligned to 8 bytes which for
+   hashtab wastes 7 bytes, while for bcache wastes only 3.
+
+   This gives:
+
+   hashtab: 4 x 2 + 1 + 7 = 16 bytes
+
+   bcache 4 / 4 + 1 + 4 + 3 = 9 bytes
+
+   The numbers of GDB debugging GDB support this.  ~40% vs ~70% overhead.
+
+
+   Speed of bcache VS hashtab (the half hash hack):
+
+   While hashtab has a typical chain length of 1, bcache has a chain
+   length of round 4.  This means that the bcache will require
+   something like double the number of compares after that initial
+   hash.  In both cases the comparison takes the form:
+
+   a.length == b.length && memcmp (a.data, b.data, a.length) == 0
+
+   That is lengths are checked before doing the memcmp.
+
+   For GDB debugging GDB, it turned out that all lengths were 24 bytes
+   (no C++ so only psymbols were cached) and hence, all compares
+   required a call to memcmp.  As a hack, two bytes of padding
+   (mentioned above) are used to store the upper 16 bits of the
+   string's hash value and then that is used in the comparison vis:
+
+   a.half_hash == b.half_hash && a.length == b.length && memcmp
+   (a.data, b.data, a.length)
+
+   The numbers from GDB debugging GDB show this to be a remarkable
+   100% effective (only necessary length and memcmp tests being
+   performed).
+
+   Mind you, looking at the wall clock, the same GDB debugging GDB
+   showed only marginal speed up (0.780 vs 0.773s).  Seems GDB is too
+   busy doing something else :-(
+  
+*/
+
+namespace gdb {
+
+struct bstring;
+
+struct bcache
+{
+  /* Allocate a bcache.  HASH_FN and COMPARE_FN can be used to pass in
+     custom hash, and compare functions to be used by this bcache.  If
+     HASH_FUNCTION is NULL fast_hash() is used and if COMPARE_FUNCTION is
+     NULL memcmp() is used.  */
+
+  explicit bcache (unsigned long (*hash_fn)(const void *,
+                                           int length) = nullptr,
+                  int (*compare_fn)(const void *, const void *,
+                                    int length) = nullptr)
+    : m_hash_function (hash_fn == nullptr ? default_hash : hash_fn),
+      m_compare_function (compare_fn == nullptr ? compare : compare_fn)
+  {
+  }
+
+  ~bcache ();
+
+  /* Find a copy of the LENGTH bytes at ADDR in BCACHE.  If BCACHE has
+     never seen those bytes before, add a copy of them to BCACHE.  In
+     either case, return a pointer to BCACHE's copy of that string.
+     Since the cached value is ment to be read-only, return a const
+     buffer.  If ADDED is not NULL, set *ADDED to true if the bytes
+     were newly added to the cache, or to false if the bytes were
+     found in the cache.  */
+
+  const void *insert (const void *addr, int length, int *added = nullptr);
+
+  /* Print statistics on this bcache's memory usage and efficacity at
+     eliminating duplication.  TYPE should be a string describing the
+     kind of data this bcache holds.  Statistics are printed using
+     `printf_filtered' and its ilk.  */
+  void print_statistics (const char *type);
+  int memory_used ();
+
+private:
+
+  /* All the bstrings are allocated here.  */
+  struct obstack m_cache {};
+
+  /* How many hash buckets we're using.  */
+  unsigned int m_num_buckets = 0;
+
+  /* Hash buckets.  This table is allocated using malloc, so when we
+     grow the table we can return the old table to the system.  */
+  struct bstring **m_bucket = nullptr;
+
+  /* Statistics.  */
+  unsigned long m_unique_count = 0;    /* number of unique strings */
+  long m_total_count = 0;      /* total number of strings cached, including dups */
+  long m_unique_size = 0;      /* size of unique strings, in bytes */
+  long m_total_size = 0;      /* total number of bytes cached, including dups */
+  long m_structure_size = 0;   /* total size of bcache, including infrastructure */
+  /* Number of times that the hash table is expanded and hence
+     re-built, and the corresponding number of times that a string is
+     [re]hashed as part of entering it into the expanded table.  The
+     total number of hashes can be computed by adding TOTAL_COUNT to
+     expand_hash_count.  */
+  unsigned long m_expand_count = 0;
+  unsigned long m_expand_hash_count = 0;
+  /* Number of times that the half-hash compare hit (compare the upper
+     16 bits of hash values) hit, but the corresponding combined
+     length/data compare missed.  */
+  unsigned long m_half_hash_miss_count = 0;
+
+  /* Hash function to be used for this bcache object.  */
+  unsigned long (*m_hash_function)(const void *addr, int length);
+
+  /* Compare function to be used for this bcache object.  */
+  int (*m_compare_function)(const void *, const void *, int length);
+
+  /* Default compare function.  */
+  static int compare (const void *addr1, const void *addr2, int length);
+
+  /* Default hash function.  */
+  static unsigned long default_hash (const void *ptr, int length)
+  {
+    return fast_hash (ptr, length, 0);
+  }
 
-struct bcache {
-  struct obstack cache;
-  struct hashlink **indextable[BCACHE_MAXLENGTH];
-  int cache_hits;
-  int cache_misses;
-  int cache_bytes;
-  int cache_savings;
-  int bcache_overflows;
+  /* Expand the hash table.  */
+  void expand_hash_table ();
 };
 
-extern void *
-bcache PARAMS ((void *bytes, int count, struct bcache *bcachep));
+} /* namespace gdb */
 
 #endif /* BCACHE_H */
This page took 0.026084 seconds and 4 git commands to generate.