ClickHouse/dbms/include/DB/Common/CompactArray.h
2016-01-12 00:46:36 +03:00

260 lines
6.9 KiB
C++
Raw Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

#pragma once
#include <DB/IO/ReadBuffer.h>
#include <DB/IO/WriteBuffer.h>
#include <DB/IO/ReadHelpers.h>
#include <DB/IO/WriteHelpers.h>
#include <DB/Core/Defines.h>
namespace DB
{
namespace ErrorCodes
{
extern const int NO_AVAILABLE_DATA;
}
/** Компактный массив для хранения данных, размер content_width, в битах, которых составляет
* меньше одного байта. Вместо того, чтобы хранить каждое значение в отдельный
* байт, что приводит к растрате 37.5% пространства для content_width=5, CompactArray хранит
* смежные content_width-битные значения в массиве байтов, т.е. фактически CompactArray
* симулирует массив content_width-битных значений.
*/
template <typename BucketIndex, UInt8 content_width, size_t bucket_count>
class __attribute__ ((packed)) CompactArray final
{
public:
class Reader;
class Locus;
public:
CompactArray() = default;
UInt8 ALWAYS_INLINE operator[](BucketIndex bucket_index) const
{
Locus locus(bucket_index);
if (locus.index_l == locus.index_r)
return locus.read(bitset[locus.index_l]);
else
return locus.read(bitset[locus.index_l], bitset[locus.index_r]);
}
Locus ALWAYS_INLINE operator[](BucketIndex bucket_index)
{
Locus locus(bucket_index);
locus.content_l = &bitset[locus.index_l];
if (locus.index_l == locus.index_r)
locus.content_r = locus.content_l;
else
locus.content_r = &bitset[locus.index_r];
return locus;
}
void readText(ReadBuffer & in)
{
for (size_t i = 0; i < BITSET_SIZE; ++i)
{
if (i != 0)
assertString(",", in);
readIntText(bitset[i], in);
}
}
void writeText(WriteBuffer & out) const
{
for (size_t i = 0; i < BITSET_SIZE; ++i)
{
if (i != 0)
writeCString(",", out);
writeIntText(bitset[i], out);
}
}
private:
/// число байт в битсете
static constexpr size_t BITSET_SIZE = (static_cast<size_t>(bucket_count) * content_width + 7) / 8;
UInt8 bitset[BITSET_SIZE] = { 0 };
};
/** Класс для последовательного чтения ячеек из компактного массива на диске.
*/
template <typename BucketIndex, UInt8 content_width, size_t bucket_count>
class CompactArray<BucketIndex, content_width, bucket_count>::Reader final
{
public:
Reader(ReadBuffer & in_)
: in(in_)
{
}
Reader(const Reader &) = delete;
Reader & operator=(const Reader &) = delete;
bool next()
{
if (current_bucket_index == bucket_count)
{
is_eof = true;
return false;
}
locus.init(current_bucket_index);
if (current_bucket_index == 0)
{
in.readStrict(reinterpret_cast<char *>(&value_l), 1);
++read_count;
}
else
value_l = value_r;
if (locus.index_l != locus.index_r)
{
if (read_count == BITSET_SIZE)
fits_in_byte = true;
else
{
fits_in_byte = false;
in.readStrict(reinterpret_cast<char *>(&value_r), 1);
++read_count;
}
}
else
{
fits_in_byte = true;
value_r = value_l;
}
++current_bucket_index;
return true;
}
/** Вернуть текущий номер ячейки и соответствующее содержание.
*/
inline std::pair<BucketIndex, UInt8> get() const
{
if ((current_bucket_index == 0) || is_eof)
throw Exception("No available data.", ErrorCodes::NO_AVAILABLE_DATA);
if (fits_in_byte)
return std::make_pair(current_bucket_index - 1, locus.read(value_l));
else
return std::make_pair(current_bucket_index - 1, locus.read(value_l, value_r));
}
private:
ReadBuffer & in;
/// Физическое расположение текущей ячейки.
Locus locus;
/// Текущая позиция в файле в виде номера ячейки.
BucketIndex current_bucket_index = 0;
/// Количество прочитанных байтов.
size_t read_count = 0;
/// Содержание в текущей позиции.
UInt8 value_l;
UInt8 value_r;
///
bool is_eof = false;
/// Влезает ли ячейка полностью в один байт?
bool fits_in_byte;
};
/** Структура Locus содержит необходимую информацию, чтобы найти для каждой ячейки
* соответствующие байт и смещение, в битах, от начала ячейки. Поскольку в общем
* случае размер одного байта не делится на размер одной ячейки, возможны случаи,
* когда одна ячейка перекрывает два байта. Поэтому структура Locus содержит две
* пары (индекс, смещение).
*/
template <typename BucketIndex, UInt8 content_width, size_t bucket_count>
class CompactArray<BucketIndex, content_width, bucket_count>::Locus final
{
friend class CompactArray;
friend class CompactArray::Reader;
public:
ALWAYS_INLINE operator UInt8() const
{
if (content_l == content_r)
return read(*content_l);
else
return read(*content_l, *content_r);
}
Locus ALWAYS_INLINE & operator=(UInt8 content)
{
if ((index_l == index_r) || (index_l == (BITSET_SIZE - 1)))
{
/// Ячейка полностью влезает в один байт.
*content_l &= ~(((1 << content_width) - 1) << offset_l);
*content_l |= content << offset_l;
}
else
{
/// Ячейка перекрывает два байта.
size_t left = 8 - offset_l;
*content_l &= ~(((1 << left) - 1) << offset_l);
*content_l |= (content & ((1 << left) - 1)) << offset_l;
*content_r &= ~((1 << offset_r) - 1);
*content_r |= content >> left;
}
return *this;
}
private:
Locus() = default;
Locus(BucketIndex bucket_index)
{
init(bucket_index);
}
void ALWAYS_INLINE init(BucketIndex bucket_index)
{
size_t l = static_cast<size_t>(bucket_index) * content_width;
index_l = l >> 3;
offset_l = l & 7;
size_t r = static_cast<size_t>(bucket_index + 1) * content_width;
index_r = r >> 3;
offset_r = r & 7;
}
UInt8 ALWAYS_INLINE read(UInt8 value_l) const
{
/// Ячейка полностью влезает в один байт.
return (value_l >> offset_l) & ((1 << content_width) - 1);
}
UInt8 ALWAYS_INLINE read(UInt8 value_l, UInt8 value_r) const
{
/// Ячейка перекрывает два байта.
return ((value_l >> offset_l) & ((1 << (8 - offset_l)) - 1))
| ((value_r & ((1 << offset_r) - 1)) << (8 - offset_l));
}
private:
size_t index_l;
size_t offset_l;
size_t index_r;
size_t offset_r;
UInt8 * content_l;
UInt8 * content_r;
/// Проверки
static_assert((content_width > 0) && (content_width < 8), "Invalid parameter value");
static_assert(bucket_count <= (std::numeric_limits<size_t>::max() / content_width), "Invalid parameter value");
};
}