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97f8d913e2
253
cache.h
Normal file
253
cache.h
Normal file
@ -0,0 +1,253 @@
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#ifndef CACHE_H
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#define CACHE_H
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#include <boost/intrusive/circular_list_algorithms.hpp>
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#include <boost/intrusive/rbtree_algorithms.hpp>
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#include <boost/optional.hpp>
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#include <list>
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#include <map>
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#include <stdexcept>
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//----------------------------------------------------------------
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namespace base {
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// FIXME: move somewhere more useful
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template <typename T>
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struct deleter {
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void operator()(T *t) {
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delete t;
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}
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};
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// ValueTraits needs to define value_type, key_type and a get_key()
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// static function. Commonly you will want value_type to be a
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// shared_ptr, with any teardown specific stuff in the destructor.
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template <typename ValueTraits>
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class cache {
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public:
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typedef typename ValueTraits::value_type value_type;
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typedef typename ValueTraits::key_type key_type;
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cache(unsigned max_entries);
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~cache();
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void insert(value_type const &v);
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boost::optional<value_type> get(key_type const &k);
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void put(value_type const &k);
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private:
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void make_space();
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struct value_entry {
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// FIXME: this means the cached object must have a
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// default constructor also, which is a shame.
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// so we can construct the headers.
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value_entry()
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: ref_count_(0) {
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}
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explicit value_entry(value_type v)
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: ref_count_(0),
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v_(v) {
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}
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struct {
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value_entry *next_, *prev_;
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} lru_;
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struct {
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value_entry *parent_, *left_, *right_;
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int color_;
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} lookup_;
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unsigned ref_count_;
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value_type v_;
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};
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struct value_ptr_cmp {
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bool operator() (value_entry const *lhs, value_entry const *rhs) {
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key_type k1 = ValueTraits::get_key(lhs->v_);
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key_type k2 = ValueTraits::get_key(rhs->v_);
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return k1 < k2;
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}
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};
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struct key_value_ptr_cmp {
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bool operator() (key_type const &k1, value_entry const *rhs) {
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key_type k2 = ValueTraits::get_key(rhs->v_);
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||||||
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return k1 < k2;
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}
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||||||
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bool operator() (value_entry const *lhs, key_type const &k2) {
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||||||
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key_type k1 = ValueTraits::get_key(lhs->v_);
|
||||||
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return k1 < k2;
|
||||||
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}
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|
};
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||||||
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struct list_node_traits {
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typedef value_entry node;
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typedef value_entry *node_ptr;
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typedef const value_entry *const_node_ptr;
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static node_ptr get_next(const_node_ptr n) {
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||||||
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return n->lru_.next_;
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}
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static void set_next(node_ptr n, node_ptr next) {
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|
n->lru_.next_ = next;
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}
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static node_ptr get_previous(const_node_ptr n) {
|
||||||
|
return n->lru_.prev_;
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||||||
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}
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||||||
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static void set_previous(node_ptr n, node_ptr prev) {
|
||||||
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n->lru_.prev_ = prev;
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}
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|
};
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||||||
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struct rbtree_node_traits {
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typedef value_entry node;
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||||||
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typedef value_entry *node_ptr;
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typedef const value_entry * const_node_ptr;
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typedef int color;
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static node_ptr get_parent(const_node_ptr n) {
|
||||||
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return n->lookup_.parent_;
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}
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static void set_parent(node_ptr n, node_ptr parent) {
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||||||
|
n->lookup_.parent_ = parent;
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}
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static node_ptr get_left(const_node_ptr n) {
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||||||
|
return n->lookup_.left_;
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}
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static void set_left(node_ptr n, node_ptr left) {
|
||||||
|
n->lookup_.left_ = left;
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}
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||||||
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||||||
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static node_ptr get_right(const_node_ptr n) {
|
||||||
|
return n->lookup_.right_;
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
static void set_right(node_ptr n, node_ptr right) {
|
||||||
|
n->lookup_.right_ = right;
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|
}
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static int get_color(const_node_ptr n) {
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||||||
|
return n->lookup_.color_;
|
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}
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||||||
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static void set_color(node_ptr n, color c) {
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||||||
|
n->lookup_.color_ = c;
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}
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static color red() {
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return 0;
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}
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static color black() {
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||||||
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return 1;
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||||||
|
}
|
||||||
|
};
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||||||
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typedef boost::intrusive::circular_list_algorithms<list_node_traits> lru_algo;
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||||||
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typedef boost::intrusive::rbtree_algorithms<rbtree_node_traits> lookup_algo;
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||||||
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unsigned max_entries_;
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||||||
|
unsigned current_entries_;
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|
value_entry lru_header_;
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||||||
|
value_entry lookup_header_;
|
||||||
|
};
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||||||
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||||||
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template <typename ValueTraits>
|
||||||
|
cache<ValueTraits>::cache(unsigned max_entries)
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||||||
|
: max_entries_(max_entries),
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||||||
|
current_entries_(0) {
|
||||||
|
lru_algo::init_header(&lru_header_);
|
||||||
|
lookup_algo::init_header(&lookup_header_);
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
template <typename ValueTraits>
|
||||||
|
cache<ValueTraits>::~cache() {
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||||||
|
deleter<value_entry> d;
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||||||
|
lookup_algo::clear_and_dispose(&lookup_header_, d);
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|
}
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||||||
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||||||
|
template <typename ValueTraits>
|
||||||
|
void
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cache<ValueTraits>::insert(value_type const &v) {
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||||||
|
make_space();
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||||||
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||||||
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value_entry *node = new value_entry(v);
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||||||
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try {
|
||||||
|
lru_algo::link_after(&lru_header_, node);
|
||||||
|
try {
|
||||||
|
value_ptr_cmp cmp;
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||||||
|
lookup_algo::insert_equal(&lookup_header_, &lookup_header_, node, cmp);
|
||||||
|
current_entries_++;
|
||||||
|
|
||||||
|
} catch (...) {
|
||||||
|
lru_algo::unlink(node);
|
||||||
|
throw;
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
} catch (...) {
|
||||||
|
delete node;
|
||||||
|
throw;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
template <typename ValueTraits>
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||||||
|
boost::optional<typename ValueTraits::value_type>
|
||||||
|
cache<ValueTraits>::get(key_type const &k) {
|
||||||
|
key_value_ptr_cmp cmp;
|
||||||
|
value_entry *node = lookup_algo::find(&lookup_header_, k, cmp);
|
||||||
|
if (node == &lookup_header_)
|
||||||
|
return boost::optional<value_type>();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!node->ref_count_++)
|
||||||
|
lru_algo::unlink(node);
|
||||||
|
return boost::optional<value_type>(node->v_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename ValueTraits>
|
||||||
|
void
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||||||
|
cache<ValueTraits>::put(value_type const &v) {
|
||||||
|
// FIXME: the lookup will go once we use a proper hook
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||||||
|
key_value_ptr_cmp cmp;
|
||||||
|
key_type k = ValueTraits::get_key(v);
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||||||
|
value_entry *node = lookup_algo::find(&lookup_header_, k, cmp);
|
||||||
|
if (node == &lookup_header_)
|
||||||
|
throw std::runtime_error("invalid put");
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!--node->ref_count_)
|
||||||
|
lru_algo::link_after(&lru_header_, node);
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
template <typename ValueTraits>
|
||||||
|
void
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||||||
|
cache<ValueTraits>::make_space() {
|
||||||
|
if (current_entries_ == max_entries_) {
|
||||||
|
value_entry *node = lru_header_.lru_.prev_;
|
||||||
|
if (node == &lru_header_)
|
||||||
|
throw std::runtime_error("cache full");
|
||||||
|
|
||||||
|
lru_algo::unlink(node);
|
||||||
|
lookup_algo::unlink(node);
|
||||||
|
delete node;
|
||||||
|
current_entries_--;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//----------------------------------------------------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
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@ -1,6 +1,7 @@
|
|||||||
TEST_SOURCE=\
|
TEST_SOURCE=\
|
||||||
unit-tests/block_t.cc \
|
unit-tests/block_t.cc \
|
||||||
unit-tests/btree_t.cc \
|
unit-tests/btree_t.cc \
|
||||||
|
unit-tests/cache_t.cc \
|
||||||
unit-tests/endian_t.cc \
|
unit-tests/endian_t.cc \
|
||||||
unit-tests/space_map_t.cc \
|
unit-tests/space_map_t.cc \
|
||||||
unit-tests/space_map_disk_t.cc \
|
unit-tests/space_map_disk_t.cc \
|
||||||
@ -19,6 +20,9 @@ unit-tests/block_t: unit-tests/block_t.o
|
|||||||
unit-tests/btree_t: unit-tests/btree_t.o $(OBJECTS)
|
unit-tests/btree_t: unit-tests/btree_t.o $(OBJECTS)
|
||||||
g++ $(CPPFLAGS) -o $@ $+ $(LIBS)
|
g++ $(CPPFLAGS) -o $@ $+ $(LIBS)
|
||||||
|
|
||||||
|
unit-tests/cache_t: unit-tests/cache_t.o $(OBJECTS)
|
||||||
|
g++ $(CPPFLAGS) -o $@ $+ $(LIBS)
|
||||||
|
|
||||||
unit-tests/space_map_t: unit-tests/space_map_t.o $(OBJECTS)
|
unit-tests/space_map_t: unit-tests/space_map_t.o $(OBJECTS)
|
||||||
g++ $(CPPFLAGS) -o $@ $+ $(LIBS)
|
g++ $(CPPFLAGS) -o $@ $+ $(LIBS)
|
||||||
|
|
||||||
|
@ -24,7 +24,7 @@ namespace {
|
|||||||
void check(block_manager<4096>::block const &blk) const {
|
void check(block_manager<4096>::block const &blk) const {
|
||||||
for (unsigned b = 0; b < BlockSize; b++)
|
for (unsigned b = 0; b < BlockSize; b++)
|
||||||
if (blk.data_[b] != 0)
|
if (blk.data_[b] != 0)
|
||||||
throw runtime_error("validator check zero");
|
throw runtime_error("validator check zero");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void prepare(block_manager<4096>::block &blk) const {
|
void prepare(block_manager<4096>::block &blk) const {
|
||||||
|
144
unit-tests/cache_t.cc
Normal file
144
unit-tests/cache_t.cc
Normal file
@ -0,0 +1,144 @@
|
|||||||
|
#include "cache.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#define BOOST_TEST_MODULE CacheTests
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||||||
|
#include <boost/test/included/unit_test.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <boost/shared_ptr.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace boost;
|
||||||
|
using namespace base;
|
||||||
|
using namespace std;
|
||||||
|
|
||||||
|
//----------------------------------------------------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace {
|
||||||
|
struct Thing {
|
||||||
|
Thing()
|
||||||
|
: key_(0),
|
||||||
|
desc_("default constructed") {
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Thing(unsigned n)
|
||||||
|
: key_(n),
|
||||||
|
desc_("foo bar") {
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned key_;
|
||||||
|
string desc_;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ThingTraits {
|
||||||
|
typedef unsigned key_type;
|
||||||
|
typedef Thing value_type;
|
||||||
|
|
||||||
|
static key_type get_key(value_type const &t) {
|
||||||
|
return t.key_;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct SharedThingTraits {
|
||||||
|
typedef unsigned key_type;
|
||||||
|
typedef shared_ptr<Thing> value_type;
|
||||||
|
|
||||||
|
static key_type get_key(value_type const &p) {
|
||||||
|
return p->key_;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//----------------------------------------------------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_AUTO_TEST_CASE(cache_creation)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
cache<ThingTraits> c(16);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_AUTO_TEST_CASE(cache_caches)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned const COUNT = 16;
|
||||||
|
cache<ThingTraits> c(COUNT);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (unsigned i = 0; i < COUNT; i++)
|
||||||
|
c.insert(Thing(i));
|
||||||
|
|
||||||
|
for (unsigned i = 0; i < COUNT; i++)
|
||||||
|
BOOST_ASSERT(c.get(i));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_AUTO_TEST_CASE(cache_drops_elements)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned const COUNT = 1024;
|
||||||
|
unsigned const CACHE_SIZE = 16;
|
||||||
|
cache<ThingTraits> c(CACHE_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (unsigned i = 0; i < COUNT; i++)
|
||||||
|
c.insert(Thing(i));
|
||||||
|
|
||||||
|
for (unsigned i = 0; i < COUNT - CACHE_SIZE; i++)
|
||||||
|
BOOST_ASSERT(!c.get(i));
|
||||||
|
|
||||||
|
for (unsigned i = COUNT - CACHE_SIZE; i < COUNT; i++)
|
||||||
|
BOOST_ASSERT(c.get(i));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_AUTO_TEST_CASE(held_entries_count_towards_the_cache_limit)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned const CACHE_SIZE = 16;
|
||||||
|
cache<ThingTraits> c(CACHE_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned i;
|
||||||
|
for (i = 0; i < CACHE_SIZE; i++) {
|
||||||
|
c.insert(Thing(i));
|
||||||
|
c.get(i);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_CHECK_THROW(c.insert(Thing(i)), runtime_error);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_AUTO_TEST_CASE(put_works)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned const CACHE_SIZE = 16;
|
||||||
|
cache<ThingTraits> c(CACHE_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned i;
|
||||||
|
for (i = 0; i < CACHE_SIZE; i++) {
|
||||||
|
c.insert(Thing(i));
|
||||||
|
c.get(i);
|
||||||
|
c.put(Thing(i));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// should succeed
|
||||||
|
c.insert(Thing(i));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_AUTO_TEST_CASE(multiple_gets_works)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned const CACHE_SIZE = 16;
|
||||||
|
cache<ThingTraits> c(CACHE_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned i;
|
||||||
|
for (i = 0; i < CACHE_SIZE; i++) {
|
||||||
|
c.insert(Thing(i));
|
||||||
|
c.get(i);
|
||||||
|
c.get(i);
|
||||||
|
c.put(Thing(i));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_CHECK_THROW(c.insert(Thing(i)), runtime_error);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_AUTO_TEST_CASE(shared_ptr_cache_works)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned const CACHE_SIZE = 16;
|
||||||
|
cache<SharedThingTraits> c(CACHE_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (unsigned i = 0; i < CACHE_SIZE; i++) {
|
||||||
|
c.insert(shared_ptr<Thing>(new Thing(i)));
|
||||||
|
optional<shared_ptr<Thing> > maybe_ptr = c.get(i);
|
||||||
|
|
||||||
|
BOOST_ASSERT(maybe_ptr);
|
||||||
|
BOOST_ASSERT((*maybe_ptr)->key_ == i);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//----------------------------------------------------------------
|
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