Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  noncontiguous.rs   Sprache: unbekannt

 
Spracherkennung für: .rs vermutete Sprache: Unknown {[0] [0] [0]} [Methode: Schwerpunktbildung, einfache Gewichte, sechs Dimensionen]

/*!
Provides a noncontiguous NFA implementation of Aho-Corasick.

This is a low-level API that generally only needs to be used in niche
circumstances. When possible, prefer using [`AhoCorasick`](crate::AhoCorasick)
instead of a noncontiguous NFA directly. Using an `NFA` directly is typically
only necessary when one needs access to the [`Automaton`] trait implementation.
*/

use alloc::{
    collections::{BTreeSet, VecDeque},
    vec,
    vec::Vec,
};

use crate::{
    automaton::Automaton,
    util::{
        alphabet::{ByteClassSet, ByteClasses},
        error::{BuildError, MatchError},
        prefilter::{self, opposite_ascii_case, Prefilter},
        primitives::{IteratorIndexExt, PatternID, SmallIndex, StateID},
        remapper::Remapper,
        search::{Anchored, MatchKind},
        special::Special,
    },
};

/// A noncontiguous NFA implementation of Aho-Corasick.
///
/// When possible, prefer using [`AhoCorasick`](crate::AhoCorasick) instead of
/// this type directly. Using an `NFA` directly is typically only necessary
/// when one needs access to the [`Automaton`] trait implementation.
///
/// This NFA represents the "core" implementation of Aho-Corasick in this
/// crate. Namely, constructing this NFA involving building a trie and then
/// filling in the failure transitions between states, similar to what is
/// described in any standard textbook description of Aho-Corasick.
///
/// In order to minimize heap usage and to avoid additional construction costs,
/// this implementation represents the transitions of all states as distinct
/// sparse memory allocations. This is where it gets its name from. That is,
/// this NFA has no contiguous memory allocation for its transition table. Each
/// state gets its own allocation.
///
/// While the sparse representation keeps memory usage to somewhat reasonable
/// levels, it is still quite large and also results in somewhat mediocre
/// search performance. For this reason, it is almost always a good idea to
/// use a [`contiguous::NFA`](crate::nfa::contiguous::NFA) instead. It is
/// marginally slower to build, but has higher throughput and can sometimes use
/// an order of magnitude less memory. The main reason to use a noncontiguous
/// NFA is when you need the fastest possible construction time, or when a
/// contiguous NFA does not have the desired capacity. (The total number of NFA
/// states it can have is fewer than a noncontiguous NFA.)
///
/// # Example
///
/// This example shows how to build an `NFA` directly and use it to execute
/// [`Automaton::try_find`]:
///
/// ```
/// use aho_corasick::{
///     automaton::Automaton,
///     nfa::noncontiguous::NFA,
///     Input, Match,
/// };
///
/// let patterns = &["b", "abc", "abcd"];
/// let haystack = "abcd";
///
/// let nfa = NFA::new(patterns).unwrap();
/// assert_eq!(
///     Some(Match::must(0, 1..2)),
///     nfa.try_find(&Input::new(haystack))?,
/// );
/// # Ok::<(), Box<dyn std::error::Error>>(())
/// ```
///
/// It is also possible to implement your own version of `try_find`. See the
/// [`Automaton`] documentation for an example.
#[derive(Clone)]
pub struct NFA {
    /// The match semantics built into this NFA.
    match_kind: MatchKind,
    /// A set of states. Each state defines its own transitions, a fail
    /// transition and a set of indices corresponding to matches.
    ///
    /// The first state is always the fail state, which is used only as a
    /// sentinel. Namely, in the final NFA, no transition into the fail state
    /// exists. (Well, they do, but they aren't followed. Instead, the state's
    /// failure transition is followed.)
    ///
    /// The second state (index 1) is always the dead state. Dead states are
    /// in every automaton, but only used when leftmost-{first,longest} match
    /// semantics are enabled. Specifically, they instruct search to stop
    /// at specific points in order to report the correct match location. In
    /// the standard Aho-Corasick construction, there are no transitions to
    /// the dead state.
    ///
    /// The third state (index 2) is generally intended to be the starting or
    /// "root" state.
    states: Vec<State>,
    /// Transitions stored in a sparse representation via a linked list.
    ///
    /// Each transition contains three pieces of information: the byte it
    /// is defined for, the state it transitions to and a link to the next
    /// transition in the same state (or `StateID::ZERO` if it is the last
    /// transition).
    ///
    /// The first transition for each state is determined by `State::sparse`.
    ///
    /// Note that this contains a complete set of all transitions in this NFA,
    /// including states that have a dense representation for transitions.
    /// (Adding dense transitions for a state doesn't remove its sparse
    /// transitions, since deleting transitions from this particular sparse
    /// representation would be fairly expensive.)
    sparse: Vec<Transition>,
    /// Transitions stored in a dense representation.
    ///
    /// A state has a row in this table if and only if `State::dense` is
    /// not equal to `StateID::ZERO`. When not zero, there are precisely
    /// `NFA::byte_classes::alphabet_len()` entries beginning at `State::dense`
    /// in this table.
    ///
    /// Generally a very small minority of states have a dense representation
    /// since it uses so much memory.
    dense: Vec<StateID>,
    /// Matches stored in linked list for each state.
    ///
    /// Like sparse transitions, each match has a link to the next match in the
    /// state.
    ///
    /// The first match for each state is determined by `State::matches`.
    matches: Vec<Match>,
    /// The length, in bytes, of each pattern in this NFA. This slice is
    /// indexed by `PatternID`.
    ///
    /// The number of entries in this vector corresponds to the total number of
    /// patterns in this automaton.
    pattern_lens: Vec<SmallIndex>,
    /// A prefilter for quickly skipping to candidate matches, if pertinent.
    prefilter: Option<Prefilter>,
    /// A set of equivalence classes in terms of bytes. We compute this while
    /// building the NFA, but don't use it in the NFA's states. Instead, we
    /// use this for building the DFA. We store it on the NFA since it's easy
    /// to compute while visiting the patterns.
    byte_classes: ByteClasses,
    /// The length, in bytes, of the shortest pattern in this automaton. This
    /// information is useful for detecting whether an automaton matches the
    /// empty string or not.
    min_pattern_len: usize,
    /// The length, in bytes, of the longest pattern in this automaton. This
    /// information is useful for keeping correct buffer sizes when searching
    /// on streams.
    max_pattern_len: usize,
    /// The information required to deduce which states are "special" in this
    /// NFA.
    ///
    /// Since the DEAD and FAIL states are always the first two states and
    /// there are only ever two start states (which follow all of the match
    /// states), it follows that we can determine whether a state is a fail,
    /// dead, match or start with just a few comparisons on the ID itself:
    ///
    ///    is_dead(sid): sid == NFA::DEAD
    ///    is_fail(sid): sid == NFA::FAIL
    ///   is_match(sid): NFA::FAIL < sid && sid <= max_match_id
    ///   is_start(sid): sid == start_unanchored_id || sid == start_anchored_id
    ///
    /// Note that this only applies to the NFA after it has been constructed.
    /// During construction, the start states are the first ones added and the
    /// match states are inter-leaved with non-match states. Once all of the
    /// states have been added, the states are shuffled such that the above
    /// predicates hold.
    special: Special,
}

impl NFA {
    /// Create a new Aho-Corasick noncontiguous NFA using the default
    /// configuration.
    ///
    /// Use a [`Builder`] if you want to change the configuration.
    pub fn new<I, P>(patterns: I) -> Result<NFA, BuildError>
    where
        I: IntoIterator<Item = P>,
        P: AsRef<[u8]>,
    {
        NFA::builder().build(patterns)
    }

    /// A convenience method for returning a new Aho-Corasick noncontiguous NFA
    /// builder.
    ///
    /// This usually permits one to just import the `NFA` type.
    pub fn builder() -> Builder {
        Builder::new()
    }
}

impl NFA {
    /// The DEAD state is a sentinel state like the FAIL state. The DEAD state
    /// instructs any search to stop and return any currently recorded match,
    /// or no match otherwise. Generally speaking, it is impossible for an
    /// unanchored standard search to enter a DEAD state. But an anchored
    /// search can, and so to can a leftmost search.
    ///
    /// We put DEAD before FAIL so that DEAD is always 0. We repeat this
    /// decision across the other Aho-Corasicm automata, so that DEAD
    /// states there are always 0 too. It's not that we need all of the
    /// implementations to agree, but rather, the contiguous NFA and the DFA
    /// use a sort of "premultiplied" state identifier where the only state
    /// whose ID is always known and constant is the first state. Subsequent
    /// state IDs depend on how much space has already been used in the
    /// transition table.
    pub(crate) const DEAD: StateID = StateID::new_unchecked(0);
    /// The FAIL state mostly just corresponds to the ID of any transition on a
    /// state that isn't explicitly defined. When one transitions into the FAIL
    /// state, one must follow the previous state's failure transition before
    /// doing the next state lookup. In this way, FAIL is more of a sentinel
    /// than a state that one actually transitions into. In particular, it is
    /// never exposed in the `Automaton` interface.
    pub(crate) const FAIL: StateID = StateID::new_unchecked(1);

    /// Returns the equivalence classes of bytes found while constructing
    /// this NFA.
    ///
    /// Note that the NFA doesn't actually make use of these equivalence
    /// classes. Instead, these are useful for building the DFA when desired.
    pub(crate) fn byte_classes(&self) -> &ByteClasses {
        &self.byte_classes
    }

    /// Returns a slice containing the length of each pattern in this searcher.
    /// It is indexed by `PatternID` and has length `NFA::patterns_len`.
    ///
    /// This is exposed for convenience when building a contiguous NFA. But it
    /// can be reconstructed from the `Automaton` API if necessary.
    pub(crate) fn pattern_lens_raw(&self) -> &[SmallIndex] {
        &self.pattern_lens
    }

    /// Returns a slice of all states in this non-contiguous NFA.
    pub(crate) fn states(&self) -> &[State] {
        &self.states
    }

    /// Returns the underlying "special" state information for this NFA.
    pub(crate) fn special(&self) -> &Special {
        &self.special
    }

    /// Swaps the states at `id1` and `id2`.
    ///
    /// This does not update the transitions of any state to account for the
    /// state swap.
    pub(crate) fn swap_states(&mut self, id1: StateID, id2: StateID) {
        self.states.swap(id1.as_usize(), id2.as_usize());
    }

    /// Re-maps all state IDs in this NFA according to the `map` function
    /// given.
    pub(crate) fn remap(&mut self, map: impl Fn(StateID) -> StateID) {
        let alphabet_len = self.byte_classes.alphabet_len();
        for state in self.states.iter_mut() {
            state.fail = map(state.fail);
            let mut link = state.sparse;
            while link != StateID::ZERO {
                let t = &mut self.sparse[link];
                t.next = map(t.next);
                link = t.link;
            }
            if state.dense != StateID::ZERO {
                let start = state.dense.as_usize();
                for next in self.dense[start..][..alphabet_len].iter_mut() {
                    *next = map(*next);
                }
            }
        }
    }

    /// Iterate over all of the transitions for the given state ID.
    pub(crate) fn iter_trans(
        &self,
        sid: StateID,
    ) -> impl Iterator<Item = Transition> + '_ {
        let mut link = self.states[sid].sparse;
        core::iter::from_fn(move || {
            if link == StateID::ZERO {
                return None;
            }
            let t = self.sparse[link];
            link = t.link;
            Some(t)
        })
    }

    /// Iterate over all of the matches for the given state ID.
    pub(crate) fn iter_matches(
        &self,
        sid: StateID,
    ) -> impl Iterator<Item = PatternID> + '_ {
        let mut link = self.states[sid].matches;
        core::iter::from_fn(move || {
            if link == StateID::ZERO {
                return None;
            }
            let m = self.matches[link];
            link = m.link;
            Some(m.pid)
        })
    }

    /// Return the link following the one given. If the one given is the last
    /// link for the given state, then return `None`.
    ///
    /// If no previous link is given, then this returns the first link in the
    /// state, if one exists.
    ///
    /// This is useful for manually iterating over the transitions in a single
    /// state without borrowing the NFA. This permits mutating other parts of
    /// the NFA during iteration. Namely, one can access the transition pointed
    /// to by the link via `self.sparse[link]`.
    fn next_link(
        &self,
        sid: StateID,
        prev: Option<StateID>,
    ) -> Option<StateID> {
        let link =
            prev.map_or(self.states[sid].sparse, |p| self.sparse[p].link);
        if link == StateID::ZERO {
            None
        } else {
            Some(link)
        }
    }

    /// Follow the transition for the given byte in the given state. If no such
    /// transition exists, then the FAIL state ID is returned.
    #[inline(always)]
    fn follow_transition(&self, sid: StateID, byte: u8) -> StateID {
        let s = &self.states[sid];
        // This is a special case that targets starting states and states
        // near a start state. Namely, after the initial trie is constructed,
        // we look for states close to the start state to convert to a dense
        // representation for their transitions. This winds up using a lot more
        // memory per state in exchange for faster transition lookups. But
        // since we only do this for a small number of states (by default), the
        // memory usage is usually minimal.
        //
        // This has *massive* benefit when executing searches because the
        // unanchored starting state is by far the hottest state and is
        // frequently visited. Moreover, the 'for' loop below that works
        // decently on an actually sparse state is disastrous on a state that
        // is nearly or completely dense.
        if s.dense == StateID::ZERO {
            self.follow_transition_sparse(sid, byte)
        } else {
            let class = usize::from(self.byte_classes.get(byte));
            self.dense[s.dense.as_usize() + class]
        }
    }

    /// Like `follow_transition`, but always uses the sparse representation.
    #[inline(always)]
    fn follow_transition_sparse(&self, sid: StateID, byte: u8) -> StateID {
        for t in self.iter_trans(sid) {
            if byte <= t.byte {
                if byte == t.byte {
                    return t.next;
                }
                break;
            }
        }
        NFA::FAIL
    }

    /// Set the transition for the given byte to the state ID given.
    ///
    /// Note that one should not set transitions to the FAIL state. It is not
    /// technically incorrect, but it wastes space. If a transition is not
    /// defined, then it is automatically assumed to lead to the FAIL state.
    fn add_transition(
        &mut self,
        prev: StateID,
        byte: u8,
        next: StateID,
    ) -> Result<(), BuildError> {
        if self.states[prev].dense != StateID::ZERO {
            let dense = self.states[prev].dense;
            let class = usize::from(self.byte_classes.get(byte));
            self.dense[dense.as_usize() + class] = next;
        }

        let head = self.states[prev].sparse;
        if head == StateID::ZERO || byte < self.sparse[head].byte {
            let new_link = self.alloc_transition()?;
            self.sparse[new_link] = Transition { byte, next, link: head };
            self.states[prev].sparse = new_link;
            return Ok(());
        } else if byte == self.sparse[head].byte {
            self.sparse[head].next = next;
            return Ok(());
        }

        // We handled the only cases where the beginning of the transition
        // chain needs to change. At this point, we now know that there is
        // at least one entry in the transition chain and the byte for that
        // transition is less than the byte for the transition we're adding.
        let (mut link_prev, mut link_next) = (head, self.sparse[head].link);
        while link_next != StateID::ZERO && byte > self.sparse[link_next].byte
        {
            link_prev = link_next;
            link_next = self.sparse[link_next].link;
        }
        if link_next == StateID::ZERO || byte < self.sparse[link_next].byte {
            let link = self.alloc_transition()?;
            self.sparse[link] = Transition { byte, next, link: link_next };
            self.sparse[link_prev].link = link;
        } else {
            assert_eq!(byte, self.sparse[link_next].byte);
            self.sparse[link_next].next = next;
        }
        Ok(())
    }

    /// This sets every possible transition (all 255 of them) for the given
    /// state to the name `next` value.
    ///
    /// This is useful for efficiently initializing start/dead states.
    ///
    /// # Panics
    ///
    /// This requires that the state has no transitions added to it already.
    /// If it has any transitions, then this panics. It will also panic if
    /// the state has been densified prior to calling this.
    fn init_full_state(
        &mut self,
        prev: StateID,
        next: StateID,
    ) -> Result<(), BuildError> {
        assert_eq!(
            StateID::ZERO,
            self.states[prev].dense,
            "state must not be dense yet"
        );
        assert_eq!(
            StateID::ZERO,
            self.states[prev].sparse,
            "state must have zero transitions"
        );
        let mut prev_link = StateID::ZERO;
        for byte in 0..=255 {
            let new_link = self.alloc_transition()?;
            self.sparse[new_link] =
                Transition { byte, next, link: StateID::ZERO };
            if prev_link == StateID::ZERO {
                self.states[prev].sparse = new_link;
            } else {
                self.sparse[prev_link].link = new_link;
            }
            prev_link = new_link;
        }
        Ok(())
    }

    /// Add a match for the given pattern ID to the state for the given ID.
    fn add_match(
        &mut self,
        sid: StateID,
        pid: PatternID,
    ) -> Result<(), BuildError> {
        let head = self.states[sid].matches;
        let mut link = head;
        while self.matches[link].link != StateID::ZERO {
            link = self.matches[link].link;
        }
        let new_match_link = self.alloc_match()?;
        self.matches[new_match_link].pid = pid;
        if link == StateID::ZERO {
            self.states[sid].matches = new_match_link;
        } else {
            self.matches[link].link = new_match_link;
        }
        Ok(())
    }

    /// Copy matches from the `src` state to the `dst` state. This is useful
    /// when a match state can be reached via a failure transition. In which
    /// case, you'll want to copy the matches (if any) from the state reached
    /// by the failure transition to the original state you were at.
    fn copy_matches(
        &mut self,
        src: StateID,
        dst: StateID,
    ) -> Result<(), BuildError> {
        let head_dst = self.states[dst].matches;
        let mut link_dst = head_dst;
        while self.matches[link_dst].link != StateID::ZERO {
            link_dst = self.matches[link_dst].link;
        }
        let mut link_src = self.states[src].matches;
        while link_src != StateID::ZERO {
            let new_match_link =
                StateID::new(self.matches.len()).map_err(|e| {
                    BuildError::state_id_overflow(
                        StateID::MAX.as_u64(),
                        e.attempted(),
                    )
                })?;
            self.matches.push(Match {
                pid: self.matches[link_src].pid,
                link: StateID::ZERO,
            });
            if link_dst == StateID::ZERO {
                self.states[dst].matches = new_match_link;
            } else {
                self.matches[link_dst].link = new_match_link;
            }

            link_dst = new_match_link;
            link_src = self.matches[link_src].link;
        }
        Ok(())
    }

    /// Create a new entry in `NFA::trans`, if there's room, and return that
    /// entry's ID. If there's no room, then an error is returned.
    fn alloc_transition(&mut self) -> Result<StateID, BuildError> {
        let id = StateID::new(self.sparse.len()).map_err(|e| {
            BuildError::state_id_overflow(StateID::MAX.as_u64(), e.attempted())
        })?;
        self.sparse.push(Transition::default());
        Ok(id)
    }

    /// Create a new entry in `NFA::matches`, if there's room, and return that
    /// entry's ID. If there's no room, then an error is returned.
    fn alloc_match(&mut self) -> Result<StateID, BuildError> {
        let id = StateID::new(self.matches.len()).map_err(|e| {
            BuildError::state_id_overflow(StateID::MAX.as_u64(), e.attempted())
        })?;
        self.matches.push(Match::default());
        Ok(id)
    }

    /// Create a new set of `N` transitions in this NFA's dense transition
    /// table. The ID return corresponds to the index at which the `N`
    /// transitions begin. So `id+0` is the first transition and `id+(N-1)` is
    /// the last.
    ///
    /// `N` is determined via `NFA::byte_classes::alphabet_len`.
    fn alloc_dense_state(&mut self) -> Result<StateID, BuildError> {
        let id = StateID::new(self.dense.len()).map_err(|e| {
            BuildError::state_id_overflow(StateID::MAX.as_u64(), e.attempted())
        })?;
        // We use FAIL because it's the correct default. If a state doesn't
        // have a transition defined for every possible byte value, then the
        // transition function should return NFA::FAIL.
        self.dense.extend(
            core::iter::repeat(NFA::FAIL)
                .take(self.byte_classes.alphabet_len()),
        );
        Ok(id)
    }

    /// Allocate and add a fresh state to the underlying NFA and return its
    /// ID (guaranteed to be one more than the ID of the previously allocated
    /// state). If the ID would overflow `StateID`, then this returns an error.
    fn alloc_state(&mut self, depth: usize) -> Result<StateID, BuildError> {
        // This is OK because we error when building the trie if we see a
        // pattern whose length cannot fit into a 'SmallIndex', and the longest
        // possible depth corresponds to the length of the longest pattern.
        let depth = SmallIndex::new(depth)
            .expect("patterns longer than SmallIndex::MAX are not allowed");
        let id = StateID::new(self.states.len()).map_err(|e| {
            BuildError::state_id_overflow(StateID::MAX.as_u64(), e.attempted())
        })?;
        self.states.push(State {
            sparse: StateID::ZERO,
            dense: StateID::ZERO,
            matches: StateID::ZERO,
            fail: self.special.start_unanchored_id,
            depth,
        });
        Ok(id)
    }
}

// SAFETY: 'start_state' always returns a valid state ID, 'next_state' always
// returns a valid state ID given a valid state ID. We otherwise claim that
// all other methods are correct as well.
unsafe impl Automaton for NFA {
    #[inline(always)]
    fn start_state(&self, anchored: Anchored) -> Result<StateID, MatchError> {
        match anchored {
            Anchored::No => Ok(self.special.start_unanchored_id),
            Anchored::Yes => Ok(self.special.start_anchored_id),
        }
    }

    #[inline(always)]
    fn next_state(
        &self,
        anchored: Anchored,
        mut sid: StateID,
        byte: u8,
    ) -> StateID {
        // This terminates since:
        //
        // 1. state.fail never points to the FAIL state.
        // 2. All state.fail values point to a state closer to the start state.
        // 3. The start state has no transitions to the FAIL state.
        loop {
            let next = self.follow_transition(sid, byte);
            if next != NFA::FAIL {
                return next;
            }
            // For an anchored search, we never follow failure transitions
            // because failure transitions lead us down a path to matching
            // a *proper* suffix of the path we were on. Thus, it can only
            // produce matches that appear after the beginning of the search.
            if anchored.is_anchored() {
                return NFA::DEAD;
            }
            sid = self.states[sid].fail();
        }
    }

    #[inline(always)]
    fn is_special(&self, sid: StateID) -> bool {
        sid <= self.special.max_special_id
    }

    #[inline(always)]
    fn is_dead(&self, sid: StateID) -> bool {
        sid == NFA::DEAD
    }

    #[inline(always)]
    fn is_match(&self, sid: StateID) -> bool {
        // N.B. This returns true when sid==NFA::FAIL but that's okay because
        // NFA::FAIL is not actually a valid state ID from the perspective of
        // the Automaton trait. Namely, it is never returned by 'start_state'
        // or by 'next_state'. So we don't need to care about it here.
        !self.is_dead(sid) && sid <= self.special.max_match_id
    }

    #[inline(always)]
    fn is_start(&self, sid: StateID) -> bool {
        sid == self.special.start_unanchored_id
            || sid == self.special.start_anchored_id
    }

    #[inline(always)]
    fn match_kind(&self) -> MatchKind {
        self.match_kind
    }

    #[inline(always)]
    fn patterns_len(&self) -> usize {
        self.pattern_lens.len()
    }

    #[inline(always)]
    fn pattern_len(&self, pid: PatternID) -> usize {
        self.pattern_lens[pid].as_usize()
    }

    #[inline(always)]
    fn min_pattern_len(&self) -> usize {
        self.min_pattern_len
    }

    #[inline(always)]
    fn max_pattern_len(&self) -> usize {
        self.max_pattern_len
    }

    #[inline(always)]
    fn match_len(&self, sid: StateID) -> usize {
        self.iter_matches(sid).count()
    }

    #[inline(always)]
    fn match_pattern(&self, sid: StateID, index: usize) -> PatternID {
        self.iter_matches(sid).nth(index).unwrap()
    }

    #[inline(always)]
    fn memory_usage(&self) -> usize {
        self.states.len() * core::mem::size_of::<State>()
            + self.sparse.len() * core::mem::size_of::<Transition>()
            + self.matches.len() * core::mem::size_of::<Match>()
            + self.dense.len() * StateID::SIZE
            + self.pattern_lens.len() * SmallIndex::SIZE
            + self.prefilter.as_ref().map_or(0, |p| p.memory_usage())
    }

    #[inline(always)]
    fn prefilter(&self) -> Option<&Prefilter> {
        self.prefilter.as_ref()
    }
}

/// A representation of a sparse NFA state for an Aho-Corasick automaton.
///
/// It contains the transitions to the next state, a failure transition for
/// cases where there exists no other transition for the current input byte
/// and the matches implied by visiting this state (if any).
#[derive(Clone, Debug)]
pub(crate) struct State {
    /// A pointer to `NFA::trans` corresponding to the head of a linked list
    /// containing all of the transitions for this state.
    ///
    /// This is `StateID::ZERO` if and only if this state has zero transitions.
    sparse: StateID,
    /// A pointer to a row of `N` transitions in `NFA::dense`. These
    /// transitions correspond precisely to what is obtained by traversing
    /// `sparse`, but permits constant time lookup.
    ///
    /// When this is zero (which is true for most states in the default
    /// configuration), then this state has no dense representation.
    ///
    /// Note that `N` is equal to `NFA::byte_classes::alphabet_len()`. This is
    /// typically much less than 256 (the maximum value).
    dense: StateID,
    /// A pointer to `NFA::matches` corresponding to the head of a linked list
    /// containing all of the matches for this state.
    ///
    /// This is `StateID::ZERO` if and only if this state is not a match state.
    matches: StateID,
    /// The state that should be transitioned to if the current byte in the
    /// haystack does not have a corresponding transition defined in this
    /// state.
    fail: StateID,
    /// The depth of this state. Specifically, this is the distance from this
    /// state to the starting state. (For the special sentinel states DEAD and
    /// FAIL, their depth is always 0.) The depth of a starting state is 0.
    ///
    /// Note that depth is currently not used in this non-contiguous NFA. It
    /// may in the future, but it is used in the contiguous NFA. Namely, it
    /// permits an optimization where states near the starting state have their
    /// transitions stored in a dense fashion, but all other states have their
    /// transitions stored in a sparse fashion. (This non-contiguous NFA uses
    /// a sparse representation for all states unconditionally.) In any case,
    /// this is really the only convenient place to compute and store this
    /// information, which we need when building the contiguous NFA.
    depth: SmallIndex,
}

impl State {
    /// Return true if and only if this state is a match state.
    pub(crate) fn is_match(&self) -> bool {
        self.matches != StateID::ZERO
    }

    /// Returns the failure transition for this state.
    pub(crate) fn fail(&self) -> StateID {
        self.fail
    }

    /// Returns the depth of this state. That is, the number of transitions
    /// this state is from the start state of the NFA.
    pub(crate) fn depth(&self) -> SmallIndex {
        self.depth
    }
}

/// A single transition in a non-contiguous NFA.
#[derive(Clone, Copy, Default)]
#[repr(packed)]
pub(crate) struct Transition {
    byte: u8,
    next: StateID,
    link: StateID,
}

impl Transition {
    /// Return the byte for which this transition is defined.
    pub(crate) fn byte(&self) -> u8 {
        self.byte
    }

    /// Return the ID of the state that this transition points to.
    pub(crate) fn next(&self) -> StateID {
        self.next
    }

    /// Return the ID of the next transition.
    fn link(&self) -> StateID {
        self.link
    }
}

impl core::fmt::Debug for Transition {
    fn fmt(&self, f: &mut core::fmt::Formatter) -> core::fmt::Result {
        write!(
            f,
            "Transition(byte: {:X?}, next: {:?}, link: {:?})",
            self.byte,
            self.next().as_usize(),
            self.link().as_usize()
        )
    }
}

/// A single match in a non-contiguous NFA.
#[derive(Clone, Copy, Default)]
struct Match {
    pid: PatternID,
    link: StateID,
}

impl Match {
    /// Return the pattern ID for this match.
    pub(crate) fn pattern(&self) -> PatternID {
        self.pid
    }

    /// Return the ID of the next match.
    fn link(&self) -> StateID {
        self.link
    }
}

impl core::fmt::Debug for Match {
    fn fmt(&self, f: &mut core::fmt::Formatter) -> core::fmt::Result {
        write!(
            f,
            "Match(pid: {:?}, link: {:?})",
            self.pattern().as_usize(),
            self.link().as_usize()
        )
    }
}

/// A builder for configuring an Aho-Corasick noncontiguous NFA.
///
/// This builder has a subset of the options available to a
/// [`AhoCorasickBuilder`](crate::AhoCorasickBuilder). Of the shared options,
/// their behavior is identical.
#[derive(Clone, Debug)]
pub struct Builder {
    match_kind: MatchKind,
    prefilter: bool,
    ascii_case_insensitive: bool,
    dense_depth: usize,
}

impl Default for Builder {
    fn default() -> Builder {
        Builder {
            match_kind: MatchKind::default(),
            prefilter: true,
            ascii_case_insensitive: false,
            dense_depth: 3,
        }
    }
}

impl Builder {
    /// Create a new builder for configuring an Aho-Corasick noncontiguous NFA.
    pub fn new() -> Builder {
        Builder::default()
    }

    /// Build an Aho-Corasick noncontiguous NFA from the given iterator of
    /// patterns.
    ///
    /// A builder may be reused to create more NFAs.
    pub fn build<I, P>(&self, patterns: I) -> Result<NFA, BuildError>
    where
        I: IntoIterator<Item = P>,
        P: AsRef<[u8]>,
    {
        debug!("building non-contiguous NFA");
        let nfa = Compiler::new(self)?.compile(patterns)?;
        debug!(
            "non-contiguous NFA built, <states: {:?}, size: {:?}>",
            nfa.states.len(),
            nfa.memory_usage()
        );
        Ok(nfa)
    }

    /// Set the desired match semantics.
    ///
    /// See
    /// [`AhoCorasickBuilder::match_kind`](crate::AhoCorasickBuilder::match_kind)
    /// for more documentation and examples.
    pub fn match_kind(&mut self, kind: MatchKind) -> &mut Builder {
        self.match_kind = kind;
        self
    }

    /// Enable ASCII-aware case insensitive matching.
    ///
    /// See
    /// [`AhoCorasickBuilder::ascii_case_insensitive`](crate::AhoCorasickBuilder::ascii_case_insensitive)
    /// for more documentation and examples.
    pub fn ascii_case_insensitive(&mut self, yes: bool) -> &mut Builder {
        self.ascii_case_insensitive = yes;
        self
    }

    /// Set the limit on how many states use a dense representation for their
    /// transitions. Other states will generally use a sparse representation.
    ///
    /// See
    /// [`AhoCorasickBuilder::dense_depth`](crate::AhoCorasickBuilder::dense_depth)
    /// for more documentation and examples.
    pub fn dense_depth(&mut self, depth: usize) -> &mut Builder {
        self.dense_depth = depth;
        self
    }

    /// Enable heuristic prefilter optimizations.
    ///
    /// See
    /// [`AhoCorasickBuilder::prefilter`](crate::AhoCorasickBuilder::prefilter)
    /// for more documentation and examples.
    pub fn prefilter(&mut self, yes: bool) -> &mut Builder {
        self.prefilter = yes;
        self
    }
}

/// A compiler uses a builder configuration and builds up the NFA formulation
/// of an Aho-Corasick automaton. This roughly corresponds to the standard
/// formulation described in textbooks, with some tweaks to support leftmost
/// searching.
#[derive(Debug)]
struct Compiler<'a> {
    builder: &'a Builder,
    prefilter: prefilter::Builder,
    nfa: NFA,
    byteset: ByteClassSet,
}

impl<'a> Compiler<'a> {
    fn new(builder: &'a Builder) -> Result<Compiler<'a>, BuildError> {
        let prefilter = prefilter::Builder::new(builder.match_kind)
            .ascii_case_insensitive(builder.ascii_case_insensitive);
        Ok(Compiler {
            builder,
            prefilter,
            nfa: NFA {
                match_kind: builder.match_kind,
                states: vec![],
                sparse: vec![],
                dense: vec![],
                matches: vec![],
                pattern_lens: vec![],
                prefilter: None,
                byte_classes: ByteClasses::singletons(),
                min_pattern_len: usize::MAX,
                max_pattern_len: 0,
                special: Special::zero(),
            },
            byteset: ByteClassSet::empty(),
        })
    }

    fn compile<I, P>(mut self, patterns: I) -> Result<NFA, BuildError>
    where
        I: IntoIterator<Item = P>,
        P: AsRef<[u8]>,
    {
        // Add dummy transition/match links, so that no valid link will point
        // to another link at index 0.
        self.nfa.sparse.push(Transition::default());
        self.nfa.matches.push(Match::default());
        // Add a dummy dense transition so that no states can have dense==0
        // represent a valid pointer to dense transitions. This permits
        // dense==0 to be a sentinel indicating "no dense transitions."
        self.nfa.dense.push(NFA::DEAD);
        // the dead state, only used for leftmost and fixed to id==0
        self.nfa.alloc_state(0)?;
        // the fail state, which is never entered and fixed to id==1
        self.nfa.alloc_state(0)?;
        // unanchored start state, initially fixed to id==2 but later shuffled
        // to appear after all non-start match states.
        self.nfa.special.start_unanchored_id = self.nfa.alloc_state(0)?;
        // anchored start state, initially fixed to id==3 but later shuffled
        // to appear after unanchored start state.
        self.nfa.special.start_anchored_id = self.nfa.alloc_state(0)?;
        // Initialize the unanchored starting state in order to make it dense,
        // and thus make transition lookups on this state faster.
        self.init_unanchored_start_state()?;
        // Set all transitions on the DEAD state to point to itself. This way,
        // the DEAD state can never be escaped. It MUST be used as a sentinel
        // in any correct search.
        self.add_dead_state_loop()?;
        // Build the base trie from the given patterns.
        self.build_trie(patterns)?;
        self.nfa.states.shrink_to_fit();
        // Turn our set of bytes into equivalent classes. This NFA
        // implementation uses byte classes only for states that use a dense
        // representation of transitions. (And that's why this comes before
        // `self.densify()`, as the byte classes need to be set first.)
        self.nfa.byte_classes = self.byteset.byte_classes();
        // Add transitions (and maybe matches) to the anchored starting state.
        // The anchored starting state is used for anchored searches. The only
        // mechanical difference between it and the unanchored start state is
        // that missing transitions map to the DEAD state instead of the FAIL
        // state.
        self.set_anchored_start_state()?;
        // Rewrite transitions to the FAIL state on the unanchored start state
        // as self-transitions. This keeps the start state active at all times.
        self.add_unanchored_start_state_loop();
        // Make some (possibly zero) states use a dense representation for
        // transitions. It's important to do this right after the states
        // and non-failure transitions are solidified. That way, subsequent
        // accesses (particularly `fill_failure_transitions`) will benefit from
        // the faster transition lookup in densified states.
        self.densify()?;
        // The meat of the Aho-Corasick algorithm: compute and write failure
        // transitions. i.e., the state to move to when a transition isn't
        // defined in the current state. These are epsilon transitions and thus
        // make this formulation an NFA.
        self.fill_failure_transitions()?;
        // Handle a special case under leftmost semantics when at least one
        // of the patterns is the empty string.
        self.close_start_state_loop_for_leftmost();
        // Shuffle states so that we have DEAD, FAIL, MATCH, ..., START, START,
        // NON-MATCH, ... This permits us to very quickly query the type of
        // the state we're currently in during a search.
        self.shuffle();
        self.nfa.prefilter = self.prefilter.build();
        // Store the maximum ID of all *relevant* special states. Start states
        // are only relevant when we have a prefilter, otherwise, there is zero
        // reason to care about whether a state is a start state or not during
        // a search. Indeed, without a prefilter, we are careful to explicitly
        // NOT care about start states, otherwise the search can ping pong
        // between the unrolled loop and the handling of special-status states
        // and destroy perf.
        self.nfa.special.max_special_id = if self.nfa.prefilter.is_some() {
            // Why the anchored starting state? Because we always put it
            // after the unanchored starting state and it is therefore the
            // maximum. Why put unanchored followed by anchored? No particular
            // reason, but that's how the states are logically organized in the
            // Thompson NFA implementation found in regex-automata. ¯\_(ツ)_/¯
            self.nfa.special.start_anchored_id
        } else {
            self.nfa.special.max_match_id
        };
        self.nfa.sparse.shrink_to_fit();
        self.nfa.dense.shrink_to_fit();
        self.nfa.matches.shrink_to_fit();
        self.nfa.pattern_lens.shrink_to_fit();
        Ok(self.nfa)
    }

    /// This sets up the initial prefix trie that makes up the Aho-Corasick
    /// automaton. Effectively, it creates the basic structure of the
    /// automaton, where every pattern given has a path from the start state to
    /// the end of the pattern.
    fn build_trie<I, P>(&mut self, patterns: I) -> Result<(), BuildError>
    where
        I: IntoIterator<Item = P>,
        P: AsRef<[u8]>,
    {
        'PATTERNS: for (i, pat) in patterns.into_iter().enumerate() {
            let pid = PatternID::new(i).map_err(|e| {
                BuildError::pattern_id_overflow(
                    PatternID::MAX.as_u64(),
                    e.attempted(),
                )
            })?;
            let pat = pat.as_ref();
            let patlen = SmallIndex::new(pat.len())
                .map_err(|_| BuildError::pattern_too_long(pid, pat.len()))?;
            self.nfa.min_pattern_len =
                core::cmp::min(self.nfa.min_pattern_len, pat.len());
            self.nfa.max_pattern_len =
                core::cmp::max(self.nfa.max_pattern_len, pat.len());
            assert_eq!(
                i,
                self.nfa.pattern_lens.len(),
                "expected number of patterns to match pattern ID"
            );
            self.nfa.pattern_lens.push(patlen);
            // We add the pattern to the prefilter here because the pattern
            // ID in the prefilter is determined with respect to the patterns
            // added to the prefilter. That is, it isn't the ID we have here,
            // but the one determined by its own accounting of patterns.
            // To ensure they line up, we add every pattern we see to the
            // prefilter, even if some patterns ultimately are impossible to
            // match (in leftmost-first semantics specifically).
            //
            // Another way of doing this would be to expose an API in the
            // prefilter to permit setting your own pattern IDs. Or to just use
            // our own map and go between them. But this case is sufficiently
            // rare that we don't bother and just make sure they're in sync.
            if self.builder.prefilter {
                self.prefilter.add(pat);
            }

            let mut prev = self.nfa.special.start_unanchored_id;
            let mut saw_match = false;
            for (depth, &b) in pat.iter().enumerate() {
                // When leftmost-first match semantics are requested, we
                // specifically stop adding patterns when a previously added
                // pattern is a prefix of it. We avoid adding it because
                // leftmost-first semantics imply that the pattern can never
                // match. This is not just an optimization to save space! It
                // is necessary for correctness. In fact, this is the only
                // difference in the automaton between the implementations for
                // leftmost-first and leftmost-longest.
                saw_match = saw_match || self.nfa.states[prev].is_match();
                if self.builder.match_kind.is_leftmost_first() && saw_match {
                    // Skip to the next pattern immediately. This avoids
                    // incorrectly adding a match after this loop terminates.
                    continue 'PATTERNS;
                }

                // Add this byte to our equivalence classes. These don't
                // get used while building the trie, but other Aho-Corasick
                // implementations may use them.
                self.byteset.set_range(b, b);
                if self.builder.ascii_case_insensitive {
                    let b = opposite_ascii_case(b);
                    self.byteset.set_range(b, b);
                }

                // If the transition from prev using the current byte already
                // exists, then just move through it. Otherwise, add a new
                // state. We track the depth here so that we can determine
                // how to represent transitions. States near the start state
                // use a dense representation that uses more memory but is
                // faster. Other states use a sparse representation that uses
                // less memory but is slower.
                let next = self.nfa.follow_transition(prev, b);
                if next != NFA::FAIL {
                    prev = next;
                } else {
                    let next = self.nfa.alloc_state(depth)?;
                    self.nfa.add_transition(prev, b, next)?;
                    if self.builder.ascii_case_insensitive {
                        let b = opposite_ascii_case(b);
                        self.nfa.add_transition(prev, b, next)?;
                    }
                    prev = next;
                }
            }
            // Once the pattern has been added, log the match in the final
            // state that it reached.
            self.nfa.add_match(prev, pid)?;
        }
        Ok(())
    }

    /// This routine creates failure transitions according to the standard
    /// textbook formulation of the Aho-Corasick algorithm, with a couple small
    /// tweaks to support "leftmost" semantics.
    ///
    /// Building failure transitions is the most interesting part of building
    /// the Aho-Corasick automaton, because they are what allow searches to
    /// be performed in linear time. Specifically, a failure transition is
    /// a single transition associated with each state that points back to
    /// the longest proper suffix of the pattern being searched. The failure
    /// transition is followed whenever there exists no transition on the
    /// current state for the current input byte. If there is no other proper
    /// suffix, then the failure transition points back to the starting state.
    ///
    /// For example, let's say we built an Aho-Corasick automaton with the
    /// following patterns: 'abcd' and 'cef'. The trie looks like this:
    ///
    /// ```ignore
    ///          a - S1 - b - S2 - c - S3 - d - S4*
    ///         /
    ///     S0 - c - S5 - e - S6 - f - S7*
    /// ```
    ///
    /// At this point, it should be fairly straight-forward to see how this
    /// trie can be used in a simplistic way. At any given position in the
    /// text we're searching (called the "subject" string), all we need to do
    /// is follow the transitions in the trie by consuming one transition for
    /// each byte in the subject string. If we reach a match state, then we can
    /// report that location as a match.
    ///
    /// The trick comes when searching a subject string like 'abcef'. We'll
    /// initially follow the transition from S0 to S1 and wind up in S3 after
    /// observng the 'c' byte. At this point, the next byte is 'e' but state
    /// S3 has no transition for 'e', so the search fails. We then would need
    /// to restart the search at the next position in 'abcef', which
    /// corresponds to 'b'. The match would fail, but the next search starting
    /// at 'c' would finally succeed. The problem with this approach is that
    /// we wind up searching the subject string potentially many times. In
    /// effect, this makes the algorithm have worst case `O(n * m)` complexity,
    /// where `n ~ len(subject)` and `m ~ len(all patterns)`. We would instead
    /// like to achieve a `O(n + m)` worst case complexity.
    ///
    /// This is where failure transitions come in. Instead of dying at S3 in
    /// the first search, the automaton can instruct the search to move to
    /// another part of the automaton that corresponds to a suffix of what
    /// we've seen so far. Recall that we've seen 'abc' in the subject string,
    /// and the automaton does indeed have a non-empty suffix, 'c', that could
    /// potentially lead to another match. Thus, the actual Aho-Corasick
    /// automaton for our patterns in this case looks like this:
    ///
    /// ```ignore
    ///          a - S1 - b - S2 - c - S3 - d - S4*
    ///         /                      /
    ///        /       ----------------
    ///       /       /
    ///     S0 - c - S5 - e - S6 - f - S7*
    /// ```
    ///
    /// That is, we have a failure transition from S3 to S5, which is followed
    /// exactly in cases when we are in state S3 but see any byte other than
    /// 'd' (that is, we've "failed" to find a match in this portion of our
    /// trie). We know we can transition back to S5 because we've already seen
    /// a 'c' byte, so we don't need to re-scan it. We can then pick back up
    /// with the search starting at S5 and complete our match.
    ///
    /// Adding failure transitions to a trie is fairly simple, but subtle. The
    /// key issue is that you might have multiple failure transition that you
    /// need to follow. For example, look at the trie for the patterns
    /// 'abcd', 'b', 'bcd' and 'cd':
    ///
    /// ```ignore
    ///          - a - S1 - b - S2* - c - S3 - d - S4*
    ///         /               /         /
    ///        /         -------   -------
    ///       /         /         /
    ///     S0 --- b - S5* - c - S6 - d - S7*
    ///       \                  /
    ///        \         --------
    ///         \       /
    ///          - c - S8 - d - S9*
    /// ```
    ///
    /// The failure transitions for this trie are defined from S2 to S5,
    /// S3 to S6 and S6 to S8. Moreover, state S2 needs to track that it
    /// corresponds to a match, since its failure transition to S5 is itself
    /// a match state.
    ///
    /// Perhaps simplest way to think about adding these failure transitions
    /// is recursively. That is, if you know the failure transitions for every
    /// possible previous state that could be visited (e.g., when computing the
    /// failure transition for S3, you already know the failure transitions
    /// for S0, S1 and S2), then you can simply follow the failure transition
    /// of the previous state and check whether the incoming transition is
    /// defined after following the failure transition.
    ///
    /// For example, when determining the failure state for S3, by our
    /// assumptions, we already know that there is a failure transition from
    /// S2 (the previous state) to S5. So we follow that transition and check
    /// whether the transition connecting S2 to S3 is defined. Indeed, it is,
    /// as there is a transition from S5 to S6 for the byte 'c'. If no such
    /// transition existed, we could keep following the failure transitions
    /// until we reach the start state, which is the failure transition for
    /// every state that has no corresponding proper suffix.
    ///
    /// We don't actually use recursion to implement this, but instead, use a
    /// breadth first search of the automaton. Our base case is the start
    /// state, whose failure transition is just a transition to itself.
    ///
    /// When building a leftmost automaton, we proceed as above, but only
    /// include a subset of failure transitions. Namely, we omit any failure
    /// transitions that appear after a match state in the trie. This is
    /// because failure transitions always point back to a proper suffix of
    /// what has been seen so far. Thus, following a failure transition after
    /// a match implies looking for a match that starts after the one that has
    /// already been seen, which is of course therefore not the leftmost match.
    ///
    /// N.B. I came up with this algorithm on my own, and after scouring all of
    /// the other AC implementations I know of (Perl, Snort, many on GitHub).
    /// I couldn't find any that implement leftmost semantics like this.
    /// Perl of course needs leftmost-first semantics, but they implement it
    /// with a seeming hack at *search* time instead of encoding it into the
    /// automaton. There are also a couple Java libraries that support leftmost
    /// longest semantics, but they do it by building a queue of matches at
    /// search time, which is even worse than what Perl is doing. ---AG
    fn fill_failure_transitions(&mut self) -> Result<(), BuildError> {
        let is_leftmost = self.builder.match_kind.is_leftmost();
        let start_uid = self.nfa.special.start_unanchored_id;
        // Initialize the queue for breadth first search with all transitions
        // out of the start state. We handle the start state specially because
        // we only want to follow non-self transitions. If we followed self
        // transitions, then this would never terminate.
        let mut queue = VecDeque::new();
        let mut seen = self.queued_set();
        let mut prev_link = None;
        while let Some(link) = self.nfa.next_link(start_uid, prev_link) {
            prev_link = Some(link);
            let t = self.nfa.sparse[link];

            // Skip anything we've seen before and any self-transitions on the
            // start state.
            if start_uid == t.next() || seen.contains(t.next) {
                continue;
            }
            queue.push_back(t.next);
            seen.insert(t.next);
            // Under leftmost semantics, if a state immediately following
            // the start state is a match state, then we never want to
            // follow its failure transition since the failure transition
            // necessarily leads back to the start state, which we never
            // want to do for leftmost matching after a match has been
            // found.
            //
            // We apply the same logic to non-start states below as well.
            if is_leftmost && self.nfa.states[t.next].is_match() {
                self.nfa.states[t.next].fail = NFA::DEAD;
            }
        }
        while let Some(id) = queue.pop_front() {
            let mut prev_link = None;
            while let Some(link) = self.nfa.next_link(id, prev_link) {
                prev_link = Some(link);
                let t = self.nfa.sparse[link];

                if seen.contains(t.next) {
                    // The only way to visit a duplicate state in a transition
                    // list is when ASCII case insensitivity is enabled. In
                    // this case, we want to skip it since it's redundant work.
                    // But it would also end up duplicating matches, which
                    // results in reporting duplicate matches in some cases.
                    // See the 'acasei010' regression test.
                    continue;
                }
                queue.push_back(t.next);
                seen.insert(t.next);

                // As above for start states, under leftmost semantics, once
                // we see a match all subsequent states should have no failure
                // transitions because failure transitions always imply looking
                // for a match that is a suffix of what has been seen so far
                // (where "seen so far" corresponds to the string formed by
                // following the transitions from the start state to the
                // current state). Under leftmost semantics, we specifically do
                // not want to allow this to happen because we always want to
                // report the match found at the leftmost position.
                //
                // The difference between leftmost-first and leftmost-longest
                // occurs previously while we build the trie. For
                // leftmost-first, we simply omit any entries that would
                // otherwise require passing through a match state.
                //
                // Note that for correctness, the failure transition has to be
                // set to the dead state for ALL states following a match, not
                // just the match state itself. However, by setting the failure
                // transition to the dead state on all match states, the dead
                // state will automatically propagate to all subsequent states
                // via the failure state computation below.
                if is_leftmost && self.nfa.states[t.next].is_match() {
                    self.nfa.states[t.next].fail = NFA::DEAD;
                    continue;
                }
                let mut fail = self.nfa.states[id].fail;
                while self.nfa.follow_transition(fail, t.byte) == NFA::FAIL {
                    fail = self.nfa.states[fail].fail;
                }
                fail = self.nfa.follow_transition(fail, t.byte);
                self.nfa.states[t.next].fail = fail;
                self.nfa.copy_matches(fail, t.next)?;
            }
            // If the start state is a match state, then this automaton can
            // match the empty string. This implies all states are match states
            // since every position matches the empty string, so copy the
            // matches from the start state to every state. Strictly speaking,
            // this is only necessary for overlapping matches since each
            // non-empty non-start match state needs to report empty matches
            // in addition to its own. For the non-overlapping case, such
            // states only report the first match, which is never empty since
            // it isn't a start state.
            if !is_leftmost {
                self.nfa
                    .copy_matches(self.nfa.special.start_unanchored_id, id)?;
            }
        }
        Ok(())
    }

    /// Shuffle the states so that they appear in this sequence:
    ///
    ///   DEAD, FAIL, MATCH..., START, START, NON-MATCH...
    ///
    /// The idea here is that if we know how special states are laid out in our
    /// transition table, then we can determine what "kind" of state we're in
    /// just by comparing our current state ID with a particular value. In this
    /// way, we avoid doing extra memory lookups.
    ///
    /// Before shuffling begins, our states look something like this:
    ///
    ///   DEAD, FAIL, START, START, (MATCH | NON-MATCH)...
    ///
    /// So all we need to do is move all of the MATCH states so that they
    /// all appear before any NON-MATCH state, like so:
    ///
    ///   DEAD, FAIL, START, START, MATCH... NON-MATCH...
    ///
    /// Then it's just a simple matter of swapping the two START states with
    /// the last two MATCH states.
    ///
    /// (This is the same technique used for fully compiled DFAs in
    /// regex-automata.)
    fn shuffle(&mut self) {
        let old_start_uid = self.nfa.special.start_unanchored_id;
        let old_start_aid = self.nfa.special.start_anchored_id;
        assert!(old_start_uid < old_start_aid);
        assert_eq!(
            3,
            old_start_aid.as_usize(),
            "anchored start state should be at index 3"
        );
        // We implement shuffling by a sequence of pairwise swaps of states.
        // Since we have a number of things referencing states via their
        // IDs and swapping them changes their IDs, we need to record every
        // swap we make so that we can remap IDs. The remapper handles this
        // book-keeping for us.
        let mut remapper = Remapper::new(&self.nfa, 0);
        // The way we proceed here is by moving all match states so that
        // they directly follow the start states. So it will go: DEAD, FAIL,
        // START-UNANCHORED, START-ANCHORED, MATCH, ..., NON-MATCH, ...
        //
        // To do that, we proceed forward through all states after
        // START-ANCHORED and swap match states so that they appear before all
        // non-match states.
        let mut next_avail = StateID::from(4u8);
        for i in next_avail.as_usize()..self.nfa.states.len() {
            let sid = StateID::new(i).unwrap();
            if !self.nfa.states[sid].is_match() {
                continue;
            }
            remapper.swap(&mut self.nfa, sid, next_avail);
            // The key invariant here is that only non-match states exist
            // between 'next_avail' and 'sid' (with them being potentially
            // equivalent). Thus, incrementing 'next_avail' by 1 is guaranteed
            // to land on the leftmost non-match state. (Unless 'next_avail'
            // and 'sid' are equivalent, in which case, a swap will occur but
            // it is a no-op.)
            next_avail = StateID::new(next_avail.one_more()).unwrap();
        }
        // Now we'd like to move the start states to immediately following the
        // match states. (The start states may themselves be match states, but
        // we'll handle that later.) We arrange the states this way so that we
        // don't necessarily need to check whether a state is a start state or
        // not before checking whether a state is a match state. For example,
        // we'd like to be able to write this as our state machine loop:
        //
        //   sid = start()
        //   for byte in haystack:
        //     sid = next(sid, byte)
        //     if sid <= nfa.max_start_id:
        //       if sid <= nfa.max_dead_id:
        //         # search complete
        //       elif sid <= nfa.max_match_id:
        //         # found match
        //
        // The important context here is that we might not want to look for
        // start states at all. Namely, if a searcher doesn't have a prefilter,
        // then there is no reason to care about whether we're in a start state
        // or not. And indeed, if we did check for it, this very hot loop would
        // ping pong between the special state handling and the main state
        // transition logic. This in turn stalls the CPU by killing branch
        // prediction.
        //
        // So essentially, we really want to be able to "forget" that start
        // states even exist and this is why we put them at the end.
        let new_start_aid =
            StateID::new(next_avail.as_usize().checked_sub(1).unwrap())
                .unwrap();
        remapper.swap(&mut self.nfa, old_start_aid, new_start_aid);
        let new_start_uid =
            StateID::new(next_avail.as_usize().checked_sub(2).unwrap())
                .unwrap();
        remapper.swap(&mut self.nfa, old_start_uid, new_start_uid);
        let new_max_match_id =
            StateID::new(next_avail.as_usize().checked_sub(3).unwrap())
                .unwrap();
        self.nfa.special.max_match_id = new_max_match_id;
        self.nfa.special.start_unanchored_id = new_start_uid;
        self.nfa.special.start_anchored_id = new_start_aid;
        // If one start state is a match state, then they both are.
        if self.nfa.states[self.nfa.special.start_anchored_id].is_match() {
            self.nfa.special.max_match_id = self.nfa.special.start_anchored_id;
        }
        remapper.remap(&mut self.nfa);
    }

    /// Attempts to convert the transition representation of a subset of states
    /// in this NFA from sparse to dense. This can greatly improve search
    /// performance since states with a higher number of transitions tend to
    /// correlate with very active states.
    ///
    /// We generally only densify states that are close to the start state.
    /// These tend to be the most active states and thus benefit from a dense
    /// representation more than other states.
    ///
    /// This tends to best balance between memory usage and performance. In
    /// particular, the *vast majority* of all states in a typical Aho-Corasick
    /// automaton have only 1 transition and are usually farther from the start
    /// state and thus don't get densified.
    ///
    /// Note that this doesn't remove the sparse representation of transitions
    /// for states that are densified. It could be done, but actually removing
    /// entries from `NFA::sparse` is likely more expensive than it's worth.
    fn densify(&mut self) -> Result<(), BuildError> {
        for i in 0..self.nfa.states.len() {
            let sid = StateID::new(i).unwrap();
            // Don't bother densifying states that are only used as sentinels.
            if sid == NFA::DEAD || sid == NFA::FAIL {
                continue;
            }
            // Only densify states that are "close enough" to the start state.
            if self.nfa.states[sid].depth.as_usize()
--> --------------------

--> maximum size reached

--> --------------------

[ Seitenstruktur0.64Drucken  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....
    

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge