]> wimlib.net Git - wimlib/blobdiff - include/wimlib/bt_matchfinder.h
bt_matchfinder: remove unnecessary max_len parameter to skip routine
[wimlib] / include / wimlib / bt_matchfinder.h
index c2fa8b8297b1a94deaed2a6aef1e9679587aaadb..39a2778b7d20971a37913d981c8e02085ca4cc4f 100644 (file)
@@ -1,25 +1,35 @@
 /*
- * bt_matchfinder.h
+ * bt_matchfinder.h - Lempel-Ziv matchfinding with a hash table of binary trees
  *
- * Author:     Eric Biggers
- * Year:       2014, 2015
+ * The following copying information applies to this specific source code file:
  *
- * The author dedicates this file to the public domain.
- * You can do whatever you want with this file.
+ * Written in 2014-2016 by Eric Biggers <ebiggers3@gmail.com>
+ *
+ * To the extent possible under law, the author(s) have dedicated all copyright
+ * and related and neighboring rights to this software to the public domain
+ * worldwide via the Creative Commons Zero 1.0 Universal Public Domain
+ * Dedication (the "CC0").
+ *
+ * This software 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 CC0 for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the CC0 along with this software; if not
+ * see <http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/>.
  *
  * ----------------------------------------------------------------------------
  *
  * This is a Binary Trees (bt) based matchfinder.
  *
  * The main data structure is a hash table where each hash bucket contains a
- * binary tree of sequences whose first 3 bytes share the same hash code.  Each
+ * binary tree of sequences whose first 4 bytes share the same hash code.  Each
  * sequence is identified by its starting position in the input buffer.  Each
  * binary tree is always sorted such that each left child represents a sequence
  * lexicographically lesser than its parent and each right child represents a
  * sequence lexicographically greater than its parent.
  *
  * The algorithm processes the input buffer sequentially.  At each byte
- * position, the hash code of the first 3 bytes of the sequence beginning at
+ * position, the hash code of the first 4 bytes of the sequence beginning at
  * that position (the sequence being matched against) is computed.  This
  * identifies the hash bucket to use for that position.  Then, a new binary tree
  * node is created to represent the current sequence.  Then, in a single tree
@@ -51,7 +61,9 @@
 #include "wimlib/lz_extend.h"
 #include "wimlib/lz_hash.h"
 
-#define BT_MATCHFINDER_HASH3_ORDER 16
+#define BT_MATCHFINDER_HASH3_ORDER 15
+#define BT_MATCHFINDER_HASH3_WAYS  2
+#define BT_MATCHFINDER_HASH4_ORDER 16
 
 /* TEMPLATED functions and structures have MF_SUFFIX appended to their name.  */
 #undef TEMPLATED
@@ -81,9 +93,12 @@ struct TEMPLATED(bt_matchfinder) {
        mf_pos_t hash2_tab[1UL << BT_MATCHFINDER_HASH2_ORDER];
 #endif
 
+       /* The hash table for finding length 3 matches  */
+       mf_pos_t hash3_tab[1UL << BT_MATCHFINDER_HASH3_ORDER][BT_MATCHFINDER_HASH3_WAYS];
+
        /* The hash table which contains the roots of the binary trees for
-        * finding length 3 matches  */
-       mf_pos_t hash3_tab[1UL << BT_MATCHFINDER_HASH3_ORDER];
+        * finding length 4+ matches  */
+       mf_pos_t hash4_tab[1UL << BT_MATCHFINDER_HASH4_ORDER];
 
        /* The child node references for the binary trees.  The left and right
         * children of the node for the sequence with position 'pos' are
@@ -119,6 +134,11 @@ TEMPLATED(bt_right_child)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) *mf, u32 node)
        return &mf->child_tab[(node << 1) + 1];
 }
 
+/* The minimum permissible value of 'max_len' for bt_matchfinder_get_matches()
+ * and bt_matchfinder_skip_position().  There must be sufficiently many bytes
+ * remaining to load a 32-bit integer from the *next* position.  */
+#define BT_MATCHFINDER_REQUIRED_NBYTES 5
+
 /* Advance the binary tree matchfinder by one byte, optionally recording
  * matches.  @record_matches should be a compile-time constant.  */
 static inline struct lz_match *
@@ -128,33 +148,43 @@ TEMPLATED(bt_matchfinder_advance_one_byte)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) * co
                                           const u32 max_len,
                                           const u32 nice_len,
                                           const u32 max_search_depth,
-                                          u32 * const restrict next_hash,
+                                          u32 next_hashes[const restrict static 2],
                                           u32 * const restrict best_len_ret,
                                           struct lz_match * restrict lz_matchptr,
                                           const bool record_matches)
 {
        const u8 *in_next = in_begin + cur_pos;
        u32 depth_remaining = max_search_depth;
+       u32 next_seq4;
+       u32 next_seq3;
+       u32 hash3;
+       u32 hash4;
 #ifdef BT_MATCHFINDER_HASH2_ORDER
        u16 seq2;
        u32 hash2;
 #endif
-       u32 hash3;
+       STATIC_ASSERT(BT_MATCHFINDER_HASH3_WAYS >= 1 &&
+                     BT_MATCHFINDER_HASH3_WAYS <= 2);
        u32 cur_node;
+#if BT_MATCHFINDER_HASH3_WAYS >= 2
+       u32 cur_node_2;
+#endif
        const u8 *matchptr;
        mf_pos_t *pending_lt_ptr, *pending_gt_ptr;
        u32 best_lt_len, best_gt_len;
        u32 len;
-       u32 best_len = 2;
+       u32 best_len = 3;
 
-       if (unlikely(max_len < LOAD_U24_REQUIRED_NBYTES + 1)) {
-               *best_len_ret = best_len;
-               return lz_matchptr;
-       }
+       next_seq4 = load_u32_unaligned(in_next + 1);
+       next_seq3 = loaded_u32_to_u24(next_seq4);
 
-       hash3 = *next_hash;
-       *next_hash = lz_hash(load_u24_unaligned(in_next + 1), BT_MATCHFINDER_HASH3_ORDER);
-       prefetchw(&mf->hash3_tab[*next_hash]);
+       hash3 = next_hashes[0];
+       hash4 = next_hashes[1];
+
+       next_hashes[0] = lz_hash(next_seq3, BT_MATCHFINDER_HASH3_ORDER);
+       next_hashes[1] = lz_hash(next_seq4, BT_MATCHFINDER_HASH4_ORDER);
+       prefetchw(&mf->hash3_tab[next_hashes[0]]);
+       prefetchw(&mf->hash4_tab[next_hashes[1]]);
 
 #ifdef BT_MATCHFINDER_HASH2_ORDER
        seq2 = load_u16_unaligned(in_next);
@@ -171,8 +201,30 @@ TEMPLATED(bt_matchfinder_advance_one_byte)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) * co
        }
 #endif
 
-       cur_node = mf->hash3_tab[hash3];
-       mf->hash3_tab[hash3] = cur_pos;
+       cur_node = mf->hash3_tab[hash3][0];
+       mf->hash3_tab[hash3][0] = cur_pos;
+#if BT_MATCHFINDER_HASH3_WAYS >= 2
+       cur_node_2 = mf->hash3_tab[hash3][1];
+       mf->hash3_tab[hash3][1] = cur_node;
+#endif
+       if (record_matches && likely(in_next != in_begin)) {
+               u32 seq3 = load_u24_unaligned(in_next);
+               if (seq3 == load_u24_unaligned(&in_begin[cur_node])) {
+                       lz_matchptr->length = 3;
+                       lz_matchptr->offset = in_next - &in_begin[cur_node];
+                       lz_matchptr++;
+               }
+       #if BT_MATCHFINDER_HASH3_WAYS >= 2
+               else if (seq3 == load_u24_unaligned(&in_begin[cur_node_2])) {
+                       lz_matchptr->length = 3;
+                       lz_matchptr->offset = in_next - &in_begin[cur_node_2];
+                       lz_matchptr++;
+               }
+       #endif
+       }
+
+       cur_node = mf->hash4_tab[hash4];
+       mf->hash4_tab[hash4] = cur_pos;
 
        pending_lt_ptr = TEMPLATED(bt_left_child)(mf, cur_pos);
        pending_gt_ptr = TEMPLATED(bt_right_child)(mf, cur_pos);
@@ -192,8 +244,7 @@ TEMPLATED(bt_matchfinder_advance_one_byte)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) * co
                matchptr = &in_begin[cur_node];
 
                if (matchptr[len] == in_next[len]) {
-                       len = lz_extend(in_next, matchptr, len + 1,
-                                       (record_matches ? max_len : nice_len));
+                       len = lz_extend(in_next, matchptr, len + 1, max_len);
                        if (!record_matches || len > best_len) {
                                if (record_matches) {
                                        best_len = len;
@@ -246,28 +297,28 @@ TEMPLATED(bt_matchfinder_advance_one_byte)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) * co
  *     The current position in the input buffer (the position of the sequence
  *     being matched against).
  * @max_len
- *     The maximum permissible match length at this position.
+ *     The maximum permissible match length at this position.  Must be >=
+ *     BT_MATCHFINDER_REQUIRED_NBYTES.
  * @nice_len
  *     Stop searching if a match of at least this length is found.
  *     Must be <= @max_len.
  * @max_search_depth
  *     Limit on the number of potential matches to consider.  Must be >= 1.
- * @next_hash
- *     Pointer to the hash code for the current sequence, which was computed
- *     one position in advance so that the binary tree root could be
- *     prefetched.  This is an input/output parameter.
+ * @next_hashes
+ *     The precomputed hash codes for the sequence beginning at @in_next.
+ *     These will be used and then updated with the precomputed hashcodes for
+ *     the sequence beginning at @in_next + 1.
  * @best_len_ret
- *     If a match of length >= 3 was found, then the length of the longest such
- *     match is written here; otherwise 2 is written here.  (Note: this is
+ *     If a match of length >= 4 was found, then the length of the longest such
+ *     match is written here; otherwise 3 is written here.  (Note: this is
  *     redundant with the 'struct lz_match' array, but this is easier for the
  *     compiler to optimize when inlined and the caller immediately does a
  *     check against 'best_len'.)
  * @lz_matchptr
  *     An array in which this function will record the matches.  The recorded
- *     matches will be sorted by strictly increasing length and increasing
- *     offset.  The maximum number of matches that may be found is
- *     'min(nice_len, max_len) - 2 + 1', or one less if length 2 matches are
- *     disabled.
+ *     matches will be sorted by strictly increasing length and (non-strictly)
+ *     increasing offset.  The maximum number of matches that may be found is
+ *     'nice_len - 1', or one less if length 2 matches are disabled.
  *
  * The return value is a pointer to the next available slot in the @lz_matchptr
  * array.  (If no matches were found, this will be the same as @lz_matchptr.)
@@ -279,7 +330,7 @@ TEMPLATED(bt_matchfinder_get_matches)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) *mf,
                                      u32 max_len,
                                      u32 nice_len,
                                      u32 max_search_depth,
-                                     u32 *next_hash,
+                                     u32 next_hashes[static 2],
                                      u32 *best_len_ret,
                                      struct lz_match *lz_matchptr)
 {
@@ -289,7 +340,7 @@ TEMPLATED(bt_matchfinder_get_matches)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) *mf,
                                                          max_len,
                                                          nice_len,
                                                          max_search_depth,
-                                                         next_hash,
+                                                         next_hashes,
                                                          best_len_ret,
                                                          lz_matchptr,
                                                          true);
@@ -298,44 +349,25 @@ TEMPLATED(bt_matchfinder_get_matches)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) *mf,
 /*
  * Advance the matchfinder, but don't record any matches.
  *
- * @mf
- *     The matchfinder structure.
- * @in_begin
- *     Pointer to the beginning of the input buffer.
- * @cur_pos
- *     The current position in the input buffer.
- * @max_len
- *     The maximum permissible match length at this position.
- * @nice_len
- *     Stop searching if a match of at least this length is found.
- * @max_search_depth
- *     Limit on the number of potential matches to consider.
- * @next_hash
- *     Pointer to the hash code for the current sequence, which was computed
- *     one position in advance so that the binary tree root could be
- *     prefetched.  This is an input/output parameter.
- *
- * Note: this is very similar to bt_matchfinder_get_matches() because both
- * functions must do hashing and tree re-rooting.  This version just doesn't
- * actually record any matches.
+ * This is very similar to bt_matchfinder_get_matches() because both functions
+ * must do hashing and tree re-rooting.
  */
 static inline void
 TEMPLATED(bt_matchfinder_skip_position)(struct TEMPLATED(bt_matchfinder) *mf,
                                        const u8 *in_begin,
                                        ptrdiff_t cur_pos,
-                                       u32 max_len,
                                        u32 nice_len,
                                        u32 max_search_depth,
-                                       u32 *next_hash)
+                                       u32 next_hashes[static 2])
 {
        u32 best_len;
        TEMPLATED(bt_matchfinder_advance_one_byte)(mf,
                                                   in_begin,
                                                   cur_pos,
-                                                  max_len,
+                                                  nice_len,
                                                   nice_len,
                                                   max_search_depth,
-                                                  next_hash,
+                                                  next_hashes,
                                                   &best_len,
                                                   NULL,
                                                   false);