xref: /llvm-project/libcxx/include/__algorithm/inplace_merge.h (revision 438e2ccd4ad18d23fc800d0ad9f4f667a547f868)
1134723edSLouis Dionne //===----------------------------------------------------------------------===//
2134723edSLouis Dionne //
3134723edSLouis Dionne // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4134723edSLouis Dionne // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5134723edSLouis Dionne // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6134723edSLouis Dionne //
7134723edSLouis Dionne //===----------------------------------------------------------------------===//
8134723edSLouis Dionne 
9134723edSLouis Dionne #ifndef _LIBCPP___ALGORITHM_INPLACE_MERGE_H
10134723edSLouis Dionne #define _LIBCPP___ALGORITHM_INPLACE_MERGE_H
11134723edSLouis Dionne 
1277562165SLouis Dionne #include <__algorithm/comp.h>
134d81a46fSArthur O'Dwyer #include <__algorithm/comp_ref_type.h>
14a7c3379cSKonstantin Varlamov #include <__algorithm/iterator_operations.h>
15134723edSLouis Dionne #include <__algorithm/lower_bound.h>
16134723edSLouis Dionne #include <__algorithm/min.h>
1777562165SLouis Dionne #include <__algorithm/move.h>
1877562165SLouis Dionne #include <__algorithm/rotate.h>
19134723edSLouis Dionne #include <__algorithm/upper_bound.h>
204d81a46fSArthur O'Dwyer #include <__config>
21e99c4906SNikolas Klauser #include <__cstddef/ptrdiff_t.h>
220f6364b8SHui Xie #include <__functional/identity.h>
23134723edSLouis Dionne #include <__iterator/iterator_traits.h>
243cd4531bSNikolas Klauser #include <__iterator/reverse_iterator.h>
25d5e26775SNikolas Klauser #include <__memory/destruct_n.h>
26d5e26775SNikolas Klauser #include <__memory/unique_ptr.h>
2794e7c0b0SA. Jiang #include <__memory/unique_temporary_buffer.h>
2809e3a360SLouis Dionne #include <__utility/move.h>
29d5e26775SNikolas Klauser #include <__utility/pair.h>
30134723edSLouis Dionne 
31134723edSLouis Dionne #if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
32134723edSLouis Dionne #  pragma GCC system_header
33134723edSLouis Dionne #endif
34134723edSLouis Dionne 
35134723edSLouis Dionne _LIBCPP_PUSH_MACROS
36134723edSLouis Dionne #include <__undef_macros>
37134723edSLouis Dionne 
38134723edSLouis Dionne _LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD
39134723edSLouis Dionne 
40134723edSLouis Dionne template <class _Predicate>
41134723edSLouis Dionne class __invert // invert the sense of a comparison
42134723edSLouis Dionne {
43134723edSLouis Dionne private:
44134723edSLouis Dionne   _Predicate __p_;
459783f28cSLouis Dionne 
46134723edSLouis Dionne public:
47*438e2ccdSPaulXiCao   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI _LIBCPP_CONSTEXPR_SINCE_CXX26 __invert() {}
48134723edSLouis Dionne 
49*438e2ccdSPaulXiCao   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI _LIBCPP_CONSTEXPR_SINCE_CXX26 explicit __invert(_Predicate __p) : __p_(__p) {}
50134723edSLouis Dionne 
51134723edSLouis Dionne   template <class _T1>
52*438e2ccdSPaulXiCao   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI _LIBCPP_CONSTEXPR_SINCE_CXX26 bool operator()(const _T1& __x) {
539783f28cSLouis Dionne     return !__p_(__x);
549783f28cSLouis Dionne   }
55134723edSLouis Dionne 
56134723edSLouis Dionne   template <class _T1, class _T2>
57*438e2ccdSPaulXiCao   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI _LIBCPP_CONSTEXPR_SINCE_CXX26 bool operator()(const _T1& __x, const _T2& __y) {
589783f28cSLouis Dionne     return __p_(__y, __x);
599783f28cSLouis Dionne   }
60134723edSLouis Dionne };
61134723edSLouis Dionne 
629783f28cSLouis Dionne template <class _AlgPolicy,
639783f28cSLouis Dionne           class _Compare,
649783f28cSLouis Dionne           class _InputIterator1,
659783f28cSLouis Dionne           class _Sent1,
669783f28cSLouis Dionne           class _InputIterator2,
679783f28cSLouis Dionne           class _Sent2,
689783f28cSLouis Dionne           class _OutputIterator>
69*438e2ccdSPaulXiCao _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI _LIBCPP_CONSTEXPR_SINCE_CXX26 void __half_inplace_merge(
709783f28cSLouis Dionne     _InputIterator1 __first1,
719783f28cSLouis Dionne     _Sent1 __last1,
729783f28cSLouis Dionne     _InputIterator2 __first2,
739783f28cSLouis Dionne     _Sent2 __last2,
749783f28cSLouis Dionne     _OutputIterator __result,
759783f28cSLouis Dionne     _Compare&& __comp) {
769783f28cSLouis Dionne   for (; __first1 != __last1; ++__result) {
779783f28cSLouis Dionne     if (__first2 == __last2) {
7836c746caSKonstantin Varlamov       std::__move<_AlgPolicy>(__first1, __last1, __result);
79134723edSLouis Dionne       return;
80134723edSLouis Dionne     }
81134723edSLouis Dionne 
829783f28cSLouis Dionne     if (__comp(*__first2, *__first1)) {
83a7c3379cSKonstantin Varlamov       *__result = _IterOps<_AlgPolicy>::__iter_move(__first2);
84134723edSLouis Dionne       ++__first2;
859783f28cSLouis Dionne     } else {
86a7c3379cSKonstantin Varlamov       *__result = _IterOps<_AlgPolicy>::__iter_move(__first1);
87134723edSLouis Dionne       ++__first1;
88134723edSLouis Dionne     }
89134723edSLouis Dionne   }
90134723edSLouis Dionne   // __first2 through __last2 are already in the right spot.
91134723edSLouis Dionne }
92134723edSLouis Dionne 
93a7c3379cSKonstantin Varlamov template <class _AlgPolicy, class _Compare, class _BidirectionalIterator>
94*438e2ccdSPaulXiCao _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI _LIBCPP_CONSTEXPR_SINCE_CXX26 void __buffered_inplace_merge(
958a61749fSHui Xie     _BidirectionalIterator __first,
968a61749fSHui Xie     _BidirectionalIterator __middle,
978a61749fSHui Xie     _BidirectionalIterator __last,
988a61749fSHui Xie     _Compare&& __comp,
998a61749fSHui Xie     typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::difference_type __len1,
100134723edSLouis Dionne     typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::difference_type __len2,
1018a61749fSHui Xie     typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::value_type* __buff) {
102134723edSLouis Dionne   typedef typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::value_type value_type;
103134723edSLouis Dionne   __destruct_n __d(0);
104134723edSLouis Dionne   unique_ptr<value_type, __destruct_n&> __h2(__buff, __d);
1059783f28cSLouis Dionne   if (__len1 <= __len2) {
106134723edSLouis Dionne     value_type* __p = __buff;
1079783f28cSLouis Dionne     for (_BidirectionalIterator __i = __first; __i != __middle;
1089783f28cSLouis Dionne          __d.template __incr<value_type>(), (void)++__i, (void)++__p)
109a7c3379cSKonstantin Varlamov       ::new ((void*)__p) value_type(_IterOps<_AlgPolicy>::__iter_move(__i));
1108a61749fSHui Xie     std::__half_inplace_merge<_AlgPolicy>(__buff, __p, __middle, __last, __first, __comp);
1119783f28cSLouis Dionne   } else {
112134723edSLouis Dionne     value_type* __p = __buff;
1139783f28cSLouis Dionne     for (_BidirectionalIterator __i = __middle; __i != __last;
1149783f28cSLouis Dionne          __d.template __incr<value_type>(), (void)++__i, (void)++__p)
115a7c3379cSKonstantin Varlamov       ::new ((void*)__p) value_type(_IterOps<_AlgPolicy>::__iter_move(__i));
1164ea850b5SNikolas Klauser     typedef reverse_iterator<_BidirectionalIterator> _RBi;
1174ea850b5SNikolas Klauser     typedef reverse_iterator<value_type*> _Rv;
118134723edSLouis Dionne     typedef __invert<_Compare> _Inverted;
1199783f28cSLouis Dionne     std::__half_inplace_merge<_AlgPolicy>(
1209783f28cSLouis Dionne         _Rv(__p), _Rv(__buff), _RBi(__middle), _RBi(__first), _RBi(__last), _Inverted(__comp));
121134723edSLouis Dionne   }
122134723edSLouis Dionne }
123134723edSLouis Dionne 
124a7c3379cSKonstantin Varlamov template <class _AlgPolicy, class _Compare, class _BidirectionalIterator>
125*438e2ccdSPaulXiCao _LIBCPP_CONSTEXPR_SINCE_CXX26 void __inplace_merge(
1268a61749fSHui Xie     _BidirectionalIterator __first,
1278a61749fSHui Xie     _BidirectionalIterator __middle,
1288a61749fSHui Xie     _BidirectionalIterator __last,
1298a61749fSHui Xie     _Compare&& __comp,
1308a61749fSHui Xie     typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::difference_type __len1,
131134723edSLouis Dionne     typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::difference_type __len2,
1328a61749fSHui Xie     typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::value_type* __buff,
1338a61749fSHui Xie     ptrdiff_t __buff_size) {
134a7c3379cSKonstantin Varlamov   using _Ops = _IterOps<_AlgPolicy>;
135a7c3379cSKonstantin Varlamov 
136134723edSLouis Dionne   typedef typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::difference_type difference_type;
1379783f28cSLouis Dionne   while (true) {
138134723edSLouis Dionne     // if __middle == __last, we're done
139134723edSLouis Dionne     if (__len2 == 0)
140134723edSLouis Dionne       return;
141134723edSLouis Dionne     if (__len1 <= __buff_size || __len2 <= __buff_size)
1429783f28cSLouis Dionne       return std::__buffered_inplace_merge<_AlgPolicy>(__first, __middle, __last, __comp, __len1, __len2, __buff);
143134723edSLouis Dionne     // shrink [__first, __middle) as much as possible (with no moves), returning if it shrinks to 0
1449783f28cSLouis Dionne     for (; true; ++__first, (void)--__len1) {
145134723edSLouis Dionne       if (__len1 == 0)
146134723edSLouis Dionne         return;
147134723edSLouis Dionne       if (__comp(*__middle, *__first))
148134723edSLouis Dionne         break;
149134723edSLouis Dionne     }
150134723edSLouis Dionne     // __first < __middle < __last
151134723edSLouis Dionne     // *__first > *__middle
152134723edSLouis Dionne     // partition [__first, __m1) [__m1, __middle) [__middle, __m2) [__m2, __last) such that
153134723edSLouis Dionne     //     all elements in:
154134723edSLouis Dionne     //         [__first, __m1)  <= [__middle, __m2)
155134723edSLouis Dionne     //         [__middle, __m2) <  [__m1, __middle)
156134723edSLouis Dionne     //         [__m1, __middle) <= [__m2, __last)
157134723edSLouis Dionne     //     and __m1 or __m2 is in the middle of its range
158134723edSLouis Dionne     _BidirectionalIterator __m1; // "median" of [__first, __middle)
159134723edSLouis Dionne     _BidirectionalIterator __m2; // "median" of [__middle, __last)
160134723edSLouis Dionne     difference_type __len11;     // distance(__first, __m1)
161134723edSLouis Dionne     difference_type __len21;     // distance(__middle, __m2)
162134723edSLouis Dionne     // binary search smaller range
1639783f28cSLouis Dionne     if (__len1 < __len2) { // __len >= 1, __len2 >= 2
164134723edSLouis Dionne       __len21 = __len2 / 2;
165134723edSLouis Dionne       __m2    = __middle;
166a7c3379cSKonstantin Varlamov       _Ops::advance(__m2, __len21);
1678a61749fSHui Xie       __m1    = std::__upper_bound<_AlgPolicy>(__first, __middle, *__m2, __comp, std::__identity());
168a7c3379cSKonstantin Varlamov       __len11 = _Ops::distance(__first, __m1);
1699783f28cSLouis Dionne     } else {
1709783f28cSLouis Dionne       if (__len1 == 1) { // __len1 >= __len2 && __len2 > 0, therefore __len2 == 1
171134723edSLouis Dionne                          // It is known *__first > *__middle
172a7c3379cSKonstantin Varlamov         _Ops::iter_swap(__first, __middle);
173134723edSLouis Dionne         return;
174134723edSLouis Dionne       }
175134723edSLouis Dionne       // __len1 >= 2, __len2 >= 1
176134723edSLouis Dionne       __len11 = __len1 / 2;
177134723edSLouis Dionne       __m1    = __first;
178a7c3379cSKonstantin Varlamov       _Ops::advance(__m1, __len11);
17981715861SNikolas Klauser       __m2    = std::lower_bound(__middle, __last, *__m1, __comp);
180a7c3379cSKonstantin Varlamov       __len21 = _Ops::distance(__middle, __m2);
181134723edSLouis Dionne     }
182134723edSLouis Dionne     difference_type __len12 = __len1 - __len11; // distance(__m1, __middle)
183134723edSLouis Dionne     difference_type __len22 = __len2 - __len21; // distance(__m2, __last)
184134723edSLouis Dionne     // [__first, __m1) [__m1, __middle) [__middle, __m2) [__m2, __last)
185134723edSLouis Dionne     // swap middle two partitions
18636c746caSKonstantin Varlamov     __middle = std::__rotate<_AlgPolicy>(__m1, __middle, __m2).first;
187134723edSLouis Dionne     // __len12 and __len21 now have swapped meanings
188134723edSLouis Dionne     // merge smaller range with recursive call and larger with tail recursion elimination
1899783f28cSLouis Dionne     if (__len11 + __len21 < __len12 + __len22) {
1909783f28cSLouis Dionne       std::__inplace_merge<_AlgPolicy>(__first, __m1, __middle, __comp, __len11, __len21, __buff, __buff_size);
191134723edSLouis Dionne       __first  = __middle;
192134723edSLouis Dionne       __middle = __m2;
193134723edSLouis Dionne       __len1   = __len12;
194134723edSLouis Dionne       __len2   = __len22;
1959783f28cSLouis Dionne     } else {
1969783f28cSLouis Dionne       std::__inplace_merge<_AlgPolicy>(__middle, __m2, __last, __comp, __len12, __len22, __buff, __buff_size);
197134723edSLouis Dionne       __last   = __middle;
198134723edSLouis Dionne       __middle = __m1;
199134723edSLouis Dionne       __len1   = __len11;
200134723edSLouis Dionne       __len2   = __len21;
201134723edSLouis Dionne     }
202134723edSLouis Dionne   }
203134723edSLouis Dionne }
204134723edSLouis Dionne 
2058a61749fSHui Xie template <class _AlgPolicy, class _BidirectionalIterator, class _Compare>
2069783f28cSLouis Dionne _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI void __inplace_merge(
2079783f28cSLouis Dionne     _BidirectionalIterator __first, _BidirectionalIterator __middle, _BidirectionalIterator __last, _Compare&& __comp) {
208134723edSLouis Dionne   typedef typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::value_type value_type;
209134723edSLouis Dionne   typedef typename iterator_traits<_BidirectionalIterator>::difference_type difference_type;
2108a61749fSHui Xie   difference_type __len1                             = _IterOps<_AlgPolicy>::distance(__first, __middle);
2118a61749fSHui Xie   difference_type __len2                             = _IterOps<_AlgPolicy>::distance(__middle, __last);
21277a00c0dSLouis Dionne   difference_type __buf_size                         = std::min(__len1, __len2);
21394e7c0b0SA. Jiang   __unique_temporary_buffer<value_type> __unique_buf = std::__allocate_unique_temporary_buffer<value_type>(__buf_size);
2148a61749fSHui Xie   return std::__inplace_merge<_AlgPolicy>(
21594e7c0b0SA. Jiang       std::move(__first),
21694e7c0b0SA. Jiang       std::move(__middle),
21794e7c0b0SA. Jiang       std::move(__last),
21894e7c0b0SA. Jiang       __comp,
21994e7c0b0SA. Jiang       __len1,
22094e7c0b0SA. Jiang       __len2,
22194e7c0b0SA. Jiang       __unique_buf.get(),
22294e7c0b0SA. Jiang       __unique_buf.get_deleter().__count_);
2238a61749fSHui Xie }
2248a61749fSHui Xie 
2258a61749fSHui Xie template <class _BidirectionalIterator, class _Compare>
2268a61749fSHui Xie inline _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI void inplace_merge(
2278a61749fSHui Xie     _BidirectionalIterator __first, _BidirectionalIterator __middle, _BidirectionalIterator __last, _Compare __comp) {
2288a61749fSHui Xie   std::__inplace_merge<_ClassicAlgPolicy>(
229ed2d3644SNikolas Klauser       std::move(__first), std::move(__middle), std::move(__last), static_cast<__comp_ref_type<_Compare> >(__comp));
230134723edSLouis Dionne }
231134723edSLouis Dionne 
232134723edSLouis Dionne template <class _BidirectionalIterator>
2339783f28cSLouis Dionne inline _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI void
2349783f28cSLouis Dionne inplace_merge(_BidirectionalIterator __first, _BidirectionalIterator __middle, _BidirectionalIterator __last) {
23588632e48SNikolas Klauser   std::inplace_merge(std::move(__first), std::move(__middle), std::move(__last), __less<>());
236134723edSLouis Dionne }
237134723edSLouis Dionne 
238134723edSLouis Dionne _LIBCPP_END_NAMESPACE_STD
239134723edSLouis Dionne 
240134723edSLouis Dionne _LIBCPP_POP_MACROS
241134723edSLouis Dionne 
242134723edSLouis Dionne #endif // _LIBCPP___ALGORITHM_INPLACE_MERGE_H
243