chiark / gitweb /
Infrastructure: Strip away crufty CVS $Id$ tags.
[mLib] / unihash.c
1 /* -*-c-*-
2  *
3  * Simple and efficient universal hashing for hashtables
4  *
5  * (c) 2003 Straylight/Edgeware
6  */
7
8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
9  *
10  * This file is part of the mLib utilities library.
11  *
12  * mLib is free software; you can redistribute it and/or modify
13  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
14  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
15  * License, or (at your option) any later version.
16  *
17  * mLib is distributed in the hope that it will be useful,
18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20  * GNU Library General Public License for more details.
21  *
22  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
23  * License along with mLib; if not, write to the Free
24  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
25  * MA 02111-1307, USA.
26  */
27
28 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
29
30 #include <assert.h>
31 #include <stdlib.h>
32
33 #include "unihash.h"
34
35 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
36
37 /* --- @unihash_setkey@ --- *
38  *
39  * Arguments:   @unihash_info *i@ = where to store the precomputed tables
40  *              @uint32 k@ = the key to set, randomly chosen
41  *
42  * Returns:     ---
43  *
44  * Use:         Calculates the tables required for efficient hashing.
45  */
46
47 static uint32 mul(uint32 x, uint32 y)
48 {
49   uint32 z = 0;
50   while (y) {
51     if (y & 1) z ^= x;
52     if (x & (1 << 31))
53       x = U32(x << 1) ^ UNIHASH_POLY;
54     else
55       x = U32(x << 1);
56     y = U32(y >> 1);
57   }
58   return (z);
59 }
60
61 void unihash_setkey(unihash_info *i, uint32 k)
62 {
63   size_t a;
64   size_t b;
65   uint32 x = 1;
66
67   for (a = 0; a < UNIHASH_NBATCH; a++) {
68     x = mul(x, k);
69     for (b = 0; b < 256; b++) {
70       i->s[a][0][b] = mul(x, b <<  0);
71       i->s[a][1][b] = mul(x, b <<  8);
72       i->s[a][2][b] = mul(x, b << 16);
73       i->s[a][3][b] = mul(x, b << 24);
74     }
75   }
76 }
77
78 /* --- @unihash_hash@ --- *
79  *
80  * Arguments:   @const unihash_info *i@ = pointer to precomputed table
81  *              @uint32 a@ = @i->[0][0][1]@ or value from previous call
82  *              @const void *p@ = pointer to data to hash
83  *              @size_t sz@ = size of the data
84  *
85  * Returns:     Hash of data so far.
86  *
87  * Use:         Hashes data.  Call this as many times as needed.
88  */
89
90 uint32 unihash_hash(const unihash_info *i, uint32 a,
91                     const void *p, size_t sz)
92 {
93   const octet *pp = p;
94
95   assert(UNIHASH_NBATCH == 4);
96
97 #define FULLMULT(u, x)                                                  \
98   (i->s[u][0][U8((x) >>  0)] ^ i->s[u][1][U8((x) >>  8)] ^              \
99    i->s[u][2][U8((x) >> 16)] ^ i->s[u][3][U8((x) >> 24)]);
100
101 #define BYTEMULT(u, x) i->s[u][0][x]
102
103   /* --- Do the main bulk in batches of %$n$% bytes --- *
104    *
105    * We have %$a$% and %$m_{n-1}, \ldots, m_1, m_0$%; we want
106    *
107    * %$a' = (a + m_{n-1}) k^n + m_{n-2} k^{n-1} + \cdots + m_1 k^2 + m_0 k$%
108    */
109
110   while (sz >= UNIHASH_NBATCH) {
111     a ^= *pp++;
112     a = FULLMULT(3, a);
113     a ^= BYTEMULT(2, *pp++);
114     a ^= BYTEMULT(1, *pp++);
115     a ^= BYTEMULT(0, *pp++);
116     sz -= UNIHASH_NBATCH;
117   }
118
119   /* --- The tail end is a smaller batch --- */
120
121   switch (sz) {
122     case  3: a ^= *pp++; a = FULLMULT(2, a); goto batch_2;
123     case  2: a ^= *pp++; a = FULLMULT(1, a); goto batch_1;
124     case  1: a ^= *pp++; a = FULLMULT(0, a); goto batch_0;
125     batch_2: a ^= BYTEMULT(1, *pp++);
126     batch_1: a ^= BYTEMULT(0, *pp++);
127     batch_0: break;
128   }
129
130   return (a);
131 }
132
133 /* --- @unihash@ --- *
134  *
135  * Arguments:   @const unihash_info *i@ = precomputed tables
136  *              @const void *p@ = pointer to data to hash
137  *              @size_t sz@ = size of the data
138  *
139  * Returns:     The hash value computed.
140  *
141  * Use:         All-in-one hashing function.  No faster than using the
142  *              separate calls, but more convenient.
143  */
144
145 uint32 unihash(const unihash_info *i, const void *p, size_t sz)
146 {
147   return (UNIHASH(i, p, sz));
148 }
149
150 /*----- Test rig ----------------------------------------------------------*/
151
152 #ifdef TEST_RIG
153
154 #include "testrig.h"
155
156 static int verify(dstr *v)
157 {
158   unihash_info ui;
159   uint32 k;
160   uint32 h, hh;
161   size_t n;
162   int i, c;
163   const char *p;
164   int ok = 1;
165
166   static const int step[] = { 0, 1, 5, 6, 7, 8, 23, -1 };
167
168   /* --- Set up for using this key --- */
169
170   k = *(uint32 *)v[0].buf;
171   h = *(uint32 *)v[2].buf;
172   unihash_setkey(&ui, k);
173
174   /* --- Hash the data a lot --- */
175
176   for (i = 0; step[i] >= 0; i++) {
177     c = step[i];
178     if (!c)
179       hh = unihash(&ui, v[1].buf, v[1].len);
180     else {
181       hh = UNIHASH_INIT(&ui);
182       p = v[1].buf;
183       n = v[1].len;
184       while (n) {
185         if (c > n) c = n;
186         hh = unihash_hash(&ui, hh, p, c);
187         p += c;
188         n -= c;
189       }
190     }
191     if (h != hh) {
192       ok = 0;
193       fprintf(stderr, "\nunihash failed\n");
194       fprintf(stderr, "  key = %08lx\n", (unsigned long)k);
195       fprintf(stderr, "  data = %s\n", v[1].buf);
196       fprintf(stderr, "  step = %d\n", step[i]);
197       fprintf(stderr, "  expected = %08lx\n", (unsigned long)h);
198       fprintf(stderr, "  computed = %08lx\n", (unsigned long)hh);
199     }
200   }
201   return (ok);
202 }
203
204 static const test_chunk tests[] = {
205   { "hash", verify, { &type_uint32, &type_string, &type_uint32 } },
206   { 0, 0, { 0 } }
207 };
208
209 int main(int argc, char *argv[])
210 {
211   test_run(argc, argv, tests, "unihash.in");
212   return (0);
213 }
214
215 #endif
216
217 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/