ClickHouse/dbms/include/DB/Functions/FunctionsLogical.h
2016-12-29 22:38:10 +03:00

452 lines
13 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/DataTypes/DataTypesNumberFixed.h>
#include <DB/Functions/IFunction.h>
#include <DB/Functions/FunctionsArithmetic.h>
namespace DB
{
/** Функции - логические связки: and, or, not, xor.
* Принимают любые числовые типы, возвращают UInt8, содержащий 0 или 1.
*/
template<typename B>
struct AndImpl
{
static inline bool isSaturable()
{
return true;
}
static inline bool isSaturatedValue(UInt8 a)
{
return !a;
}
static inline UInt8 apply(UInt8 a, B b)
{
return a && b;
}
};
template<typename B>
struct OrImpl
{
static inline bool isSaturable()
{
return true;
}
static inline bool isSaturatedValue(UInt8 a)
{
return a;
}
static inline UInt8 apply(UInt8 a, B b)
{
return a || b;
}
};
template<typename B>
struct XorImpl
{
static inline bool isSaturable()
{
return false;
}
static inline bool isSaturatedValue(UInt8 a)
{
return false;
}
static inline UInt8 apply(UInt8 a, B b)
{
return (!a) != (!b);
}
};
template<typename A>
struct NotImpl
{
using ResultType = UInt8;
static inline UInt8 apply(A a)
{
return !a;
}
};
using UInt8Container = ColumnUInt8::Container_t;
using UInt8ColumnPtrs = std::vector<const ColumnUInt8 *>;
template <typename Op, size_t N>
struct AssociativeOperationImpl
{
/// Выбрасывает N последних столбцов из in (если их меньше, то все) и кладет в result их комбинацию.
static void execute(UInt8ColumnPtrs & in, UInt8Container & result)
{
if (N > in.size())
{
AssociativeOperationImpl<Op, N - 1>::execute(in, result);
return;
}
AssociativeOperationImpl<Op, N> operation(in);
in.erase(in.end() - N, in.end());
size_t n = result.size();
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
result[i] = operation.apply(i);
}
}
const UInt8Container & vec;
AssociativeOperationImpl<Op, N - 1> continuation;
/// Запоминает последние N столбцов из in.
AssociativeOperationImpl(UInt8ColumnPtrs & in)
: vec(in[in.size() - N]->getData()), continuation(in) {}
/// Возвращает комбинацию значений в i-й строке всех столбцов, запомненных в конструкторе.
inline UInt8 apply(size_t i) const
{
if (Op::isSaturable())
{
UInt8 a = vec[i];
return Op::isSaturatedValue(a) ? a : continuation.apply(i);
}
else
{
return Op::apply(vec[i], continuation.apply(i));
}
}
};
template <typename Op>
struct AssociativeOperationImpl<Op, 1>
{
static void execute(UInt8ColumnPtrs & in, UInt8Container & result)
{
throw Exception("Logical error: AssociativeOperationImpl<Op, 1>::execute called", ErrorCodes::LOGICAL_ERROR);
}
const UInt8Container & vec;
AssociativeOperationImpl(UInt8ColumnPtrs & in)
: vec(in[in.size() - 1]->getData()) {}
inline UInt8 apply(size_t i) const
{
return vec[i];
}
};
template <template <typename> class Impl, typename Name>
class FunctionAnyArityLogical : public IFunction
{
public:
static constexpr auto name = Name::name;
static FunctionPtr create(const Context & context) { return std::make_shared<FunctionAnyArityLogical>(); };
private:
bool extractConstColumns(ColumnPlainPtrs & in, UInt8 & res)
{
bool has_res = false;
for (int i = static_cast<int>(in.size()) - 1; i >= 0; --i)
{
if (in[i]->isConst())
{
Field val = (*in[i])[0];
UInt8 x = !!val.get<UInt64>();
if (has_res)
{
res = Impl<UInt8>::apply(res, x);
}
else
{
res = x;
has_res = true;
}
in.erase(in.begin() + i);
}
}
return has_res;
}
template <typename T>
bool convertTypeToUInt8(const IColumn * column, UInt8Container & res)
{
auto col = typeid_cast<const ColumnVector<T> *>(column);
if (!col)
return false;
const typename ColumnVector<T>::Container_t & vec = col->getData();
size_t n = res.size();
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
res[i] = !!vec[i];
}
return true;
}
void convertToUInt8(const IColumn * column, UInt8Container & res)
{
if (!convertTypeToUInt8< Int8 >(column, res) &&
!convertTypeToUInt8< Int16>(column, res) &&
!convertTypeToUInt8< Int32>(column, res) &&
!convertTypeToUInt8< Int64>(column, res) &&
!convertTypeToUInt8< UInt16>(column, res) &&
!convertTypeToUInt8< UInt32>(column, res) &&
!convertTypeToUInt8< UInt64>(column, res) &&
!convertTypeToUInt8<Float32>(column, res) &&
!convertTypeToUInt8<Float64>(column, res))
throw Exception("Unexpected type of column: " + column->getName(), ErrorCodes::ILLEGAL_COLUMN);
}
template <typename T>
bool executeUInt8Type(const UInt8Container & uint8_vec, IColumn * column, UInt8Container & res)
{
auto col = typeid_cast<const ColumnVector<T> *>(column);
if (!col)
return false;
const typename ColumnVector<T>::Container_t & other_vec = col->getData();
size_t n = res.size();
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
res[i] = Impl<T>::apply(uint8_vec[i], other_vec[i]);
}
return true;
}
void executeUInt8Other(const UInt8Container & uint8_vec, IColumn * column, UInt8Container & res)
{
if (!executeUInt8Type< Int8 >(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type< Int16>(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type< Int32>(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type< Int64>(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type< UInt16>(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type< UInt32>(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type< UInt64>(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type<Float32>(uint8_vec, column, res) &&
!executeUInt8Type<Float64>(uint8_vec, column, res))
throw Exception("Unexpected type of column: " + column->getName(), ErrorCodes::ILLEGAL_COLUMN);
}
public:
/// Получить имя функции.
String getName() const override
{
return name;
}
bool isVariadic() const override { return true; }
size_t getNumberOfArguments() const override { return 0; }
/// Получить типы результата по типам аргументов. Если функция неприменима для данных аргументов - кинуть исключение.
DataTypePtr getReturnTypeImpl(const DataTypes & arguments) const override
{
if (arguments.size() < 2)
throw Exception("Number of arguments for function " + getName() + " doesn't match: passed "
+ toString(arguments.size()) + ", should be at least 2.",
ErrorCodes::NUMBER_OF_ARGUMENTS_DOESNT_MATCH);
for (size_t i = 0; i < arguments.size(); ++i)
{
if (!arguments[i]->isNumeric())
throw Exception("Illegal type ("
+ arguments[i]->getName()
+ ") of " + toString(i + 1) + " argument of function " + getName(),
ErrorCodes::ILLEGAL_TYPE_OF_ARGUMENT);
}
return std::make_shared<DataTypeUInt8>();
}
/// Выполнить функцию над блоком.
void executeImpl(Block & block, const ColumnNumbers & arguments, size_t result) override
{
ColumnPlainPtrs in(arguments.size());
for (size_t i = 0; i < arguments.size(); ++i)
{
in[i] = block.getByPosition(arguments[i]).column.get();
}
size_t n = in[0]->size();
/// Скомбинируем все константные столбцы в одно значение.
UInt8 const_val = 0;
bool has_consts = extractConstColumns(in, const_val);
// Если это значение однозначно определяет результат, вернем его.
if (has_consts && (in.empty() || Impl<UInt8>::apply(const_val, 0) == Impl<UInt8>::apply(const_val, 1)))
{
if (!in.empty())
const_val = Impl<UInt8>::apply(const_val, 0);
auto col_res = std::make_shared<ColumnConst<UInt8>>(n, const_val);
block.getByPosition(result).column = col_res;
return;
}
/// Если это значение - нейтральный элемент, забудем про него.
if (has_consts && Impl<UInt8>::apply(const_val, 0) == 0 && Impl<UInt8>::apply(const_val, 1) == 1)
has_consts = false;
auto col_res = std::make_shared<ColumnUInt8>();
block.getByPosition(result).column = col_res;
UInt8Container & vec_res = col_res->getData();
if (has_consts)
{
vec_res.assign(n, const_val);
in.push_back(col_res.get());
}
else
{
vec_res.resize(n);
}
/// Разделим входные столбцы на UInt8 и остальные. Первые обработаем более эффективно.
/// col_res в каждый момент будет либо находится в конце uint8_in, либо не содержаться в uint8_in.
UInt8ColumnPtrs uint8_in;
ColumnPlainPtrs other_in;
for (IColumn * column : in)
{
if (auto uint8_column = typeid_cast<const ColumnUInt8 *>(column))
uint8_in.push_back(uint8_column);
else
other_in.push_back(column);
}
/// Нужен хотя бы один столбец в uint8_in, чтобы было с кем комбинировать столбцы из other_in.
if (uint8_in.empty())
{
if (other_in.empty())
throw Exception("Hello, I'm a bug", ErrorCodes::LOGICAL_ERROR);
convertToUInt8(other_in.back(), vec_res);
other_in.pop_back();
uint8_in.push_back(col_res.get());
}
/// Эффективно скомбинируем все столбцы правильного типа.
while (uint8_in.size() > 1)
{
/// При большом размере блока объединять по 6 толбцов за проход быстрее всего.
/// При маленьком - чем больше, тем быстрее.
AssociativeOperationImpl<Impl<UInt8>, 10>::execute(uint8_in, vec_res);
uint8_in.push_back(col_res.get());
}
/// По одному добавим все столбцы неправильного типа.
while (!other_in.empty())
{
executeUInt8Other(uint8_in[0]->getData(), other_in.back(), vec_res);
other_in.pop_back();
uint8_in[0] = col_res.get();
}
/// Такое возможно, если среди аргументов ровно один неконстантный, и он имеет тип UInt8.
if (uint8_in[0] != col_res.get())
{
vec_res.assign(uint8_in[0]->getData());
}
}
};
template <template <typename> class Impl, typename Name>
class FunctionUnaryLogical : public IFunction
{
public:
static constexpr auto name = Name::name;
static FunctionPtr create(const Context & context) { return std::make_shared<FunctionUnaryLogical>(); };
private:
template <typename T>
bool executeType(Block & block, const ColumnNumbers & arguments, size_t result)
{
if (ColumnVector<T> * col = typeid_cast<ColumnVector<T> *>(block.getByPosition(arguments[0]).column.get()))
{
auto col_res = std::make_shared<ColumnUInt8>();
block.getByPosition(result).column = col_res;
typename ColumnUInt8::Container_t & vec_res = col_res->getData();
vec_res.resize(col->getData().size());
UnaryOperationImpl<T, Impl<T> >::vector(col->getData(), vec_res);
return true;
}
else if (ColumnConst<T> * col = typeid_cast<ColumnConst<T> *>(block.getByPosition(arguments[0]).column.get()))
{
UInt8 res = 0;
UnaryOperationImpl<T, Impl<T> >::constant(col->getData(), res);
auto col_res = std::make_shared<ColumnConst<UInt8>>(col->size(), res);
block.getByPosition(result).column = col_res;
return true;
}
return false;
}
public:
/// Получить имя функции.
String getName() const override
{
return name;
}
size_t getNumberOfArguments() const override { return 1; }
/// Получить типы результата по типам аргументов. Если функция неприменима для данных аргументов - кинуть исключение.
DataTypePtr getReturnTypeImpl(const DataTypes & arguments) const override
{
if (!arguments[0]->isNumeric())
throw Exception("Illegal type ("
+ arguments[0]->getName()
+ ") of argument of function " + getName(),
ErrorCodes::ILLEGAL_TYPE_OF_ARGUMENT);
return std::make_shared<DataTypeUInt8>();
}
/// Выполнить функцию над блоком.
void executeImpl(Block & block, const ColumnNumbers & arguments, size_t result) override
{
if (!( executeType<UInt8>(block, arguments, result)
|| executeType<UInt16>(block, arguments, result)
|| executeType<UInt32>(block, arguments, result)
|| executeType<UInt64>(block, arguments, result)
|| executeType<Int8>(block, arguments, result)
|| executeType<Int16>(block, arguments, result)
|| executeType<Int32>(block, arguments, result)
|| executeType<Int64>(block, arguments, result)
|| executeType<Float32>(block, arguments, result)
|| executeType<Float64>(block, arguments, result)))
throw Exception("Illegal column " + block.getByPosition(arguments[0]).column->getName()
+ " of argument of function " + getName(),
ErrorCodes::ILLEGAL_COLUMN);
}
};
struct NameAnd { static constexpr auto name = "and"; };
struct NameOr { static constexpr auto name = "or"; };
struct NameXor { static constexpr auto name = "xor"; };
struct NameNot { static constexpr auto name = "not"; };
using FunctionAnd = FunctionAnyArityLogical <AndImpl, NameAnd>;
using FunctionOr = FunctionAnyArityLogical <OrImpl, NameOr> ;
using FunctionXor = FunctionAnyArityLogical <XorImpl, NameXor>;
using FunctionNot = FunctionUnaryLogical <NotImpl, NameNot>;
}