Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/Sources/formale Sprachen/C/Firefox/mfbt/   (Browser von der Mozilla Stiftung Version 136.0.1©)  Datei vom 10.2.2025 mit Größe 14 kB image not shown  

Quelle  HashFunctions.h   Sprache: C

 
/* -*- Mode: C++; tab-width: 8; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 2 -*- */
/* vim: set ts=8 sts=2 et sw=2 tw=80: */
/* This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla Public
 * License, v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed with this
 * file, You can obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/. */


/* Utilities for hashing. */

/*
 * This file exports functions for hashing data down to a uint32_t (a.k.a.
 * mozilla::HashNumber), including:
 *
 *  - HashString    Hash a char* or char16_t/wchar_t* of known or unknown
 *                  length.
 *
 *  - HashBytes     Hash a byte array of known length.
 *
 *  - HashGeneric   Hash one or more values.  Currently, we support uint32_t,
 *                  types which can be implicitly cast to uint32_t, data
 *                  pointers, and function pointers.
 *
 *  - AddToHash     Add one or more values to the given hash.  This supports the
 *                  same list of types as HashGeneric.
 *
 *
 * You can chain these functions together to hash complex objects.  For example:
 *
 *  class ComplexObject
 *  {
 *    char* mStr;
 *    uint32_t mUint1, mUint2;
 *    void (*mCallbackFn)();
 *
 *  public:
 *    HashNumber hash()
 *    {
 *      HashNumber hash = HashString(mStr);
 *      hash = AddToHash(hash, mUint1, mUint2);
 *      return AddToHash(hash, mCallbackFn);
 *    }
 *  };
 *
 * If you want to hash an nsAString or nsACString, use the HashString functions
 * in nsHashKeys.h.
 */


#ifndef mozilla_HashFunctions_h
#define mozilla_HashFunctions_h

#include "mozilla/Assertions.h"
#include "mozilla/Attributes.h"
#include "mozilla/Char16.h"
#include "mozilla/MathAlgorithms.h"
#include "mozilla/Types.h"
#include "mozilla/WrappingOperations.h"

#include <stdint.h>
#include <type_traits>

namespace mozilla {

using HashNumber = uint32_t;
static const uint32_t kHashNumberBits = 32;

/**
 * The golden ratio as a 32-bit fixed-point value.
 */

static const HashNumber kGoldenRatioU32 = 0x9E3779B9U;

/*
 * Given a raw hash code, h, return a number that can be used to select a hash
 * bucket.
 *
 * This function aims to produce as uniform an output distribution as possible,
 * especially in the most significant (leftmost) bits, even though the input
 * distribution may be highly nonrandom, given the constraints that this must
 * be deterministic and quick to compute.
 *
 * Since the leftmost bits of the result are best, the hash bucket index is
 * computed by doing ScrambleHashCode(h) / (2^32/N) or the equivalent
 * right-shift, not ScrambleHashCode(h) % N or the equivalent bit-mask.
 */

constexpr HashNumber ScrambleHashCode(HashNumber h) {
  /*
   * Simply returning h would not cause any hash tables to produce wrong
   * answers. But it can produce pathologically bad performance: The caller
   * right-shifts the result, keeping only the highest bits. The high bits of
   * hash codes are very often completely entropy-free. (So are the lowest
   * bits.)
   *
   * So we use Fibonacci hashing, as described in Knuth, The Art of Computer
   * Programming, 6.4. This mixes all the bits of the input hash code h.
   *
   * The value of goldenRatio is taken from the hex expansion of the golden
   * ratio, which starts 1.9E3779B9.... This value is especially good if
   * values with consecutive hash codes are stored in a hash table; see Knuth
   * for details.
   */

  return mozilla::WrappingMultiply(h, kGoldenRatioU32);
}

namespace detail {

MOZ_NO_SANITIZE_UNSIGNED_OVERFLOW
constexpr HashNumber RotateLeft5(HashNumber aValue) {
  return (aValue << 5) | (aValue >> 27);
}

constexpr HashNumber AddU32ToHash(HashNumber aHash, uint32_t aValue) {
  /*
   * This is the meat of all our hash routines.  This hash function is not
   * particularly sophisticated, but it seems to work well for our mostly
   * plain-text inputs.  Implementation notes follow.
   *
   * Our use of the golden ratio here is arbitrary; we could pick almost any
   * number which:
   *
   *  * is odd (because otherwise, all our hash values will be even)
   *
   *  * has a reasonably-even mix of 1's and 0's (consider the extreme case
   *    where we multiply by 0x3 or 0xeffffff -- this will not produce good
   *    mixing across all bits of the hash).
   *
   * The rotation length of 5 is also arbitrary, although an odd number is again
   * preferable so our hash explores the whole universe of possible rotations.
   *
   * Finally, we multiply by the golden ratio *after* xor'ing, not before.
   * Otherwise, if |aHash| is 0 (as it often is for the beginning of a
   * message), the expression
   *
   *   mozilla::WrappingMultiply(kGoldenRatioU32, RotateLeft5(aHash))
   *   |xor|
   *   aValue
   *
   * evaluates to |aValue|.
   *
   * (Number-theoretic aside: Because any odd number |m| is relatively prime to
   * our modulus (2**32), the list
   *
   *    [x * m (mod 2**32) for 0 <= x < 2**32]
   *
   * has no duplicate elements.  This means that multiplying by |m| does not
   * cause us to skip any possible hash values.
   *
   * It's also nice if |m| has large-ish order mod 2**32 -- that is, if the
   * smallest k such that m**k == 1 (mod 2**32) is large -- so we can safely
   * multiply our hash value by |m| a few times without negating the
   * multiplicative effect.  Our golden ratio constant has order 2**29, which is
   * more than enough for our purposes.)
   */

  return mozilla::WrappingMultiply(kGoldenRatioU32,
                                   RotateLeft5(aHash) ^ aValue);
}

/**
 * AddUintNToHash takes sizeof(int_type) as a template parameter.
 * Changes to these functions need to be propagated to
 * MacroAssembler::prepareHashNonGCThing, which inlines them manually for
 * the JIT.
 */

template <size_t Size>
constexpr HashNumber AddUintNToHash(HashNumber aHash, uint64_t aValue) {
  return AddU32ToHash(aHash, static_cast<uint32_t>(aValue));
}

template <>
inline HashNumber AddUintNToHash<8>(HashNumber aHash, uint64_t aValue) {
  uint32_t v1 = static_cast<uint32_t>(aValue);
  uint32_t v2 = static_cast<uint32_t>(aValue >> 32);
  return AddU32ToHash(AddU32ToHash(aHash, v1), v2);
}

/* namespace detail */

/**
 * AddToHash takes a hash and some values and returns a new hash based on the
 * inputs.
 *
 * Currently, we support hashing uint32_t's, values which we can implicitly
 * convert to uint32_t, data pointers, and function pointers.
 */

template <typename T, bool TypeIsNotIntegral = !std::is_integral_v<T>,
          bool TypeIsNotEnum = !std::is_enum_v<T>,
          std::enable_if_t<TypeIsNotIntegral && TypeIsNotEnum, int> = 0>
[[nodiscard]] inline HashNumber AddToHash(HashNumber aHash, T aA) {
  /*
   * Try to convert |A| to uint32_t implicitly.  If this works, great.  If not,
   * we'll error out.
   */

  return detail::AddU32ToHash(aHash, aA);
}

template <typename A>
[[nodiscard]] inline HashNumber AddToHash(HashNumber aHash, A* aA) {
  /*
   * You might think this function should just take a void*.  But then we'd only
   * catch data pointers and couldn't handle function pointers.
   */


  static_assert(sizeof(aA) == sizeof(uintptr_t), "Strange pointer!");

  return detail::AddUintNToHash<sizeof(uintptr_t)>(aHash, uintptr_t(aA));
}

// We use AddUintNToHash() for hashing all integral types.  8-byte integral
// types are treated the same as 64-bit pointers, and smaller integral types are
// first implicitly converted to 32 bits and then passed to AddUintNToHash()
// to be hashed.
template <typename T, std::enable_if_t<std::is_integral_v<T>, int> = 0>
[[nodiscard]] constexpr HashNumber AddToHash(HashNumber aHash, T aA) {
  return detail::AddUintNToHash<sizeof(T)>(aHash, aA);
}

template <typename T, std::enable_if_t<std::is_enum_v<T>, int> = 0>
[[nodiscard]] constexpr HashNumber AddToHash(HashNumber aHash, T aA) {
  // Hash using AddUintNToHash with the underlying type of the enum type
  using UnderlyingType = typename std::underlying_type<T>::type;
  return detail::AddUintNToHash<sizeof(UnderlyingType)>(
      aHash, static_cast<UnderlyingType>(aA));
}

template <typename A, typename... Args>
[[nodiscard]] HashNumber AddToHash(HashNumber aHash, A aArg, Args... aArgs) {
  return AddToHash(AddToHash(aHash, aArg), aArgs...);
}

/**
 * The HashGeneric class of functions let you hash one or more values.
 *
 * If you want to hash together two values x and y, calling HashGeneric(x, y) is
 * much better than calling AddToHash(x, y), because AddToHash(x, y) assumes
 * that x has already been hashed.
 */

template <typename... Args>
[[nodiscard]] inline HashNumber HashGeneric(Args... aArgs) {
  return AddToHash(0, aArgs...);
}

/**
 * Hash successive |*aIter| until |!*aIter|, i.e. til null-termination.
 *
 * This function is *not* named HashString like the non-template overloads
 * below.  Some users define HashString overloads and pass inexactly-matching
 * values to them -- but an inexactly-matching value would match this overload
 * instead!  We follow the general rule and don't mix and match template and
 * regular overloads to avoid this.
 *
 * If you have the string's length, call HashStringKnownLength: it may be
 * marginally faster.
 */

template <typename Iterator>
[[nodiscard]] constexpr HashNumber HashStringUntilZero(Iterator aIter) {
  HashNumber hash = 0;
  for (; auto c = *aIter; ++aIter) {
    hash = AddToHash(hash, c);
  }
  return hash;
}

/**
 * Hash successive |aIter[i]| up to |i == aLength|.
 */

template <typename Iterator>
[[nodiscard]] constexpr HashNumber HashStringKnownLength(Iterator aIter,
                                                         size_t aLength) {
  HashNumber hash = 0;
  for (size_t i = 0; i < aLength; i++) {
    hash = AddToHash(hash, aIter[i]);
  }
  return hash;
}

/**
 * The HashString overloads below do just what you'd expect.
 *
 * These functions are non-template functions so that users can 1) overload them
 * with their own types 2) in a way that allows implicit conversions to happen.
 */

[[nodiscard]] inline HashNumber HashString(const char* aStr) {
  // Use the |const unsigned char*| version of the above so that all ordinary
  // character data hashes identically.
  return HashStringUntilZero(reinterpret_cast<const unsigned char*>(aStr));
}

[[nodiscard]] inline HashNumber HashString(const char* aStr, size_t aLength) {
  // Delegate to the |const unsigned char*| version of the above to share
  // template instantiations.
  return HashStringKnownLength(reinterpret_cast<const unsigned char*>(aStr),
                               aLength);
}

[[nodiscard]] inline HashNumber HashString(const unsigned char* aStr,
                                           size_t aLength) {
  return HashStringKnownLength(aStr, aLength);
}

[[nodiscard]] constexpr HashNumber HashString(const char16_t* aStr) {
  return HashStringUntilZero(aStr);
}

[[nodiscard]] inline HashNumber HashString(const char16_t* aStr,
                                           size_t aLength) {
  return HashStringKnownLength(aStr, aLength);
}

/**
 * HashString overloads for |wchar_t| on platforms where it isn't |char16_t|.
 */

template <typename WCharT, typename = typename std::enable_if<
                               std::is_same<WCharT, wchar_t>::value &&
                               !std::is_same<wchar_t, char16_t>::value>::type>
[[nodiscard]] inline HashNumber HashString(const WCharT* aStr) {
  return HashStringUntilZero(aStr);
}

template <typename WCharT, typename = typename std::enable_if<
                               std::is_same<WCharT, wchar_t>::value &&
                               !std::is_same<wchar_t, char16_t>::value>::type>
[[nodiscard]] inline HashNumber HashString(const WCharT* aStr, size_t aLength) {
  return HashStringKnownLength(aStr, aLength);
}

/**
 * Hash some number of bytes.
 *
 * This hash walks word-by-word, rather than byte-by-byte, so you won't get the
 * same result out of HashBytes as you would out of HashString.
 */

[[nodiscard]] extern MFBT_API HashNumber HashBytes(const void* bytes,
                                                   size_t aLength);

/**
 * A pseudorandom function mapping 32-bit integers to 32-bit integers.
 *
 * This is for when you're feeding private data (like pointer values or credit
 * card numbers) to a non-crypto hash function (like HashBytes) and then using
 * the hash code for something that untrusted parties could observe (like a JS
 * Map). Plug in a HashCodeScrambler before that last step to avoid leaking the
 * private data.
 *
 * By itself, this does not prevent hash-flooding DoS attacks, because an
 * attacker can still generate many values with exactly equal hash codes by
 * attacking the non-crypto hash function alone. Equal hash codes will, of
 * course, still be equal however much you scramble them.
 *
 * The algorithm is SipHash-1-3. See <https://131002.net/siphash/>.
 */

class HashCodeScrambler {
  struct SipHasher;

  uint64_t mK0, mK1;

 public:
  /** Creates a new scrambler with the given 128-bit key. */
  constexpr HashCodeScrambler(uint64_t aK0, uint64_t aK1)
      : mK0(aK0), mK1(aK1) {}

  /**
   * Scramble a hash code. Always produces the same result for the same
   * combination of key and hash code.
   */

  HashNumber scramble(HashNumber aHashCode) const {
    SipHasher hasher(mK0, mK1);
    return HashNumber(hasher.sipHash(aHashCode));
  }

  static constexpr size_t offsetOfMK0() {
    return offsetof(HashCodeScrambler, mK0);
  }

  static constexpr size_t offsetOfMK1() {
    return offsetof(HashCodeScrambler, mK1);
  }

 private:
  struct SipHasher {
    SipHasher(uint64_t aK0, uint64_t aK1) {
      // 1. Initialization.
      mV0 = aK0 ^ UINT64_C(0x736f6d6570736575);
      mV1 = aK1 ^ UINT64_C(0x646f72616e646f6d);
      mV2 = aK0 ^ UINT64_C(0x6c7967656e657261);
      mV3 = aK1 ^ UINT64_C(0x7465646279746573);
    }

    uint64_t sipHash(uint64_t aM) {
      // 2. Compression.
      mV3 ^= aM;
      sipRound();
      mV0 ^= aM;

      // 3. Finalization.
      mV2 ^= 0xff;
      for (int i = 0; i < 3; i++) sipRound();
      return mV0 ^ mV1 ^ mV2 ^ mV3;
    }

    void sipRound() {
      mV0 = WrappingAdd(mV0, mV1);
      mV1 = RotateLeft(mV1, 13);
      mV1 ^= mV0;
      mV0 = RotateLeft(mV0, 32);
      mV2 = WrappingAdd(mV2, mV3);
      mV3 = RotateLeft(mV3, 16);
      mV3 ^= mV2;
      mV0 = WrappingAdd(mV0, mV3);
      mV3 = RotateLeft(mV3, 21);
      mV3 ^= mV0;
      mV2 = WrappingAdd(mV2, mV1);
      mV1 = RotateLeft(mV1, 17);
      mV1 ^= mV2;
      mV2 = RotateLeft(mV2, 32);
    }

    uint64_t mV0, mV1, mV2, mV3;
  };
};

/* namespace mozilla */

#endif /* mozilla_HashFunctions_h */

96%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.34 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.