d0a3b53087da1558a46d0161c7b63f5837f9a24a
[oota-llvm.git] / include / llvm / ADT / IntervalMap.h
1 //===- llvm/ADT/IntervalMap.h - A sorted interval map -----------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a coalescing interval map for small objects.
11 //
12 // KeyT objects are mapped to ValT objects. Intervals of keys that map to the
13 // same value are represented in a compressed form.
14 //
15 // Iterators provide ordered access to the compressed intervals rather than the
16 // individual keys, and insert and erase operations use key intervals as well.
17 //
18 // Like SmallVector, IntervalMap will store the first N intervals in the map
19 // object itself without any allocations. When space is exhausted it switches to
20 // a B+-tree representation with very small overhead for small key and value
21 // objects.
22 //
23 // A Traits class specifies how keys are compared. It also allows IntervalMap to
24 // work with both closed and half-open intervals.
25 //
26 // Keys and values are not stored next to each other in a std::pair, so we don't
27 // provide such a value_type. Dereferencing iterators only returns the mapped
28 // value. The interval bounds are accessible through the start() and stop()
29 // iterator methods.
30 //
31 // IntervalMap is optimized for small key and value objects, 4 or 8 bytes each
32 // is the optimal size. For large objects use std::map instead.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35 //
36 // Synopsis:
37 //
38 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
39 // class IntervalMap {
40 // public:
41 //   typedef KeyT key_type;
42 //   typedef ValT mapped_type;
43 //   typedef RecyclingAllocator<...> Allocator;
44 //   class iterator;
45 //   class const_iterator;
46 //
47 //   explicit IntervalMap(Allocator&);
48 //   ~IntervalMap():
49 //
50 //   bool empty() const;
51 //   KeyT start() const;
52 //   KeyT stop() const;
53 //   ValT lookup(KeyT x, Value NotFound = Value()) const;
54 //
55 //   const_iterator begin() const;
56 //   const_iterator end() const;
57 //   iterator begin();
58 //   iterator end();
59 //   const_iterator find(KeyT x) const;
60 //   iterator find(KeyT x);
61 //
62 //   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
63 //   void clear();
64 // };
65 //
66 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
67 // class IntervalMap::const_iterator :
68 //   public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, ValT> {
69 // public:
70 //   bool operator==(const const_iterator &) const;
71 //   bool operator!=(const const_iterator &) const;
72 //   bool valid() const;
73 //
74 //   const KeyT &start() const;
75 //   const KeyT &stop() const;
76 //   const ValT &value() const;
77 //   const ValT &operator*() const;
78 //   const ValT *operator->() const;
79 //
80 //   const_iterator &operator++();
81 //   const_iterator &operator++(int);
82 //   const_iterator &operator--();
83 //   const_iterator &operator--(int);
84 //   void goToBegin();
85 //   void goToEnd();
86 //   void find(KeyT x);
87 //   void advanceTo(KeyT x);
88 // };
89 //
90 // template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
91 // class IntervalMap::iterator : public const_iterator {
92 // public:
93 //   void insert(KeyT a, KeyT b, Value y);
94 //   void erase();
95 // };
96 //
97 //===----------------------------------------------------------------------===//
98
99 #ifndef LLVM_ADT_INTERVALMAP_H
100 #define LLVM_ADT_INTERVALMAP_H
101
102 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
103 #include "llvm/ADT/PointerIntPair.h"
104 #include "llvm/Support/Allocator.h"
105 #include "llvm/Support/RecyclingAllocator.h"
106 #include <limits>
107 #include <iterator>
108
109 // FIXME: Remove debugging code.
110 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
111
112 namespace llvm {
113
114
115 //===----------------------------------------------------------------------===//
116 //---                              Key traits                              ---//
117 //===----------------------------------------------------------------------===//
118 //
119 // The IntervalMap works with closed or half-open intervals.
120 // Adjacent intervals that map to the same value are coalesced.
121 //
122 // The IntervalMapInfo traits class is used to determine if a key is contained
123 // in an interval, and if two intervals are adjacent so they can be coalesced.
124 // The provided implementation works for closed integer intervals, other keys
125 // probably need a specialized version.
126 //
127 // The point x is contained in [a;b] when !startLess(x, a) && !stopLess(b, x).
128 //
129 // It is assumed that (a;b] half-open intervals are not used, only [a;b) is
130 // allowed. This is so that stopLess(a, b) can be used to determine if two
131 // intervals overlap.
132 //
133 //===----------------------------------------------------------------------===//
134
135 template <typename T>
136 struct IntervalMapInfo {
137
138   /// startLess - Return true if x is not in [a;b].
139   /// This is x < a both for closed intervals and for [a;b) half-open intervals.
140   static inline bool startLess(const T &x, const T &a) {
141     return x < a;
142   }
143
144   /// stopLess - Return true if x is not in [a;b].
145   /// This is b < x for a closed interval, b <= x for [a;b) half-open intervals.
146   static inline bool stopLess(const T &b, const T &x) {
147     return b < x;
148   }
149
150   /// adjacent - Return true when the intervals [x;a] and [b;y] can coalesce.
151   /// This is a+1 == b for closed intervals, a == b for half-open intervals.
152   static inline bool adjacent(const T &a, const T &b) {
153     return a+1 == b;
154   }
155
156 };
157
158 /// IntervalMapImpl - Namespace used for IntervalMap implementation details.
159 /// It should be considered private to the implementation.
160 namespace IntervalMapImpl {
161
162 // Forward declarations.
163 template <typename, typename, unsigned, typename> class LeafNode;
164 template <typename, typename, unsigned, typename> class BranchNode;
165
166 typedef std::pair<unsigned,unsigned> IdxPair;
167
168
169 //===----------------------------------------------------------------------===//
170 //---                    IntervalMapImpl::NodeBase                         ---//
171 //===----------------------------------------------------------------------===//
172 //
173 // Both leaf and branch nodes store vectors of pairs.
174 // Leaves store ((KeyT, KeyT), ValT) pairs, branches use (NodeRef, KeyT).
175 //
176 // Keys and values are stored in separate arrays to avoid padding caused by
177 // different object alignments. This also helps improve locality of reference
178 // when searching the keys.
179 //
180 // The nodes don't know how many elements they contain - that information is
181 // stored elsewhere. Omitting the size field prevents padding and allows a node
182 // to fill the allocated cache lines completely.
183 //
184 // These are typical key and value sizes, the node branching factor (N), and
185 // wasted space when nodes are sized to fit in three cache lines (192 bytes):
186 //
187 //   T1  T2   N Waste  Used by
188 //    4   4  24   0    Branch<4> (32-bit pointers)
189 //    8   4  16   0    Leaf<4,4>, Branch<4>
190 //    8   8  12   0    Leaf<4,8>, Branch<8>
191 //   16   4   9  12    Leaf<8,4>
192 //   16   8   8   0    Leaf<8,8>
193 //
194 //===----------------------------------------------------------------------===//
195
196 template <typename T1, typename T2, unsigned N>
197 class NodeBase {
198 public:
199   enum { Capacity = N };
200
201   T1 first[N];
202   T2 second[N];
203
204   /// copy - Copy elements from another node.
205   /// @param Other Node elements are copied from.
206   /// @param i     Beginning of the source range in other.
207   /// @param j     Beginning of the destination range in this.
208   /// @param Count Number of elements to copy.
209   template <unsigned M>
210   void copy(const NodeBase<T1, T2, M> &Other, unsigned i,
211             unsigned j, unsigned Count) {
212     assert(i + Count <= M && "Invalid source range");
213     assert(j + Count <= N && "Invalid dest range");
214     std::copy(Other.first + i, Other.first + i + Count, first + j);
215     std::copy(Other.second + i, Other.second + i + Count, second + j);
216   }
217
218   /// moveLeft - Move elements to the left.
219   /// @param i     Beginning of the source range.
220   /// @param j     Beginning of the destination range.
221   /// @param Count Number of elements to copy.
222   void moveLeft(unsigned i, unsigned j, unsigned Count) {
223     assert(j <= i && "Use moveRight shift elements right");
224     copy(*this, i, j, Count);
225   }
226
227   /// moveRight - Move elements to the right.
228   /// @param i     Beginning of the source range.
229   /// @param j     Beginning of the destination range.
230   /// @param Count Number of elements to copy.
231   void moveRight(unsigned i, unsigned j, unsigned Count) {
232     assert(i <= j && "Use moveLeft shift elements left");
233     assert(j + Count <= N && "Invalid range");
234     std::copy_backward(first + i, first + i + Count, first + j + Count);
235     std::copy_backward(second + i, second + i + Count, second + j + Count);
236   }
237
238   /// erase - Erase elements [i;j).
239   /// @param i    Beginning of the range to erase.
240   /// @param j    End of the range. (Exclusive).
241   /// @param Size Number of elements in node.
242   void erase(unsigned i, unsigned j, unsigned Size) {
243     moveLeft(j, i, Size - j);
244   }
245
246   /// erase - Erase element at i.
247   /// @param i    Index of element to erase.
248   /// @param Size Number of elements in node.
249   void erase(unsigned i, unsigned Size) {
250     erase(i, i+1, Size);
251   }
252
253   /// shift - Shift elements [i;size) 1 position to the right.
254   /// @param i    Beginning of the range to move.
255   /// @param Size Number of elements in node.
256   void shift(unsigned i, unsigned Size) {
257     moveRight(i, i + 1, Size - i);
258   }
259
260   /// transferToLeftSib - Transfer elements to a left sibling node.
261   /// @param Size  Number of elements in this.
262   /// @param Sib   Left sibling node.
263   /// @param SSize Number of elements in sib.
264   /// @param Count Number of elements to transfer.
265   void transferToLeftSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize,
266                          unsigned Count) {
267     Sib.copy(*this, 0, SSize, Count);
268     erase(0, Count, Size);
269   }
270
271   /// transferToRightSib - Transfer elements to a right sibling node.
272   /// @param Size  Number of elements in this.
273   /// @param Sib   Right sibling node.
274   /// @param SSize Number of elements in sib.
275   /// @param Count Number of elements to transfer.
276   void transferToRightSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize,
277                           unsigned Count) {
278     Sib.moveRight(0, Count, SSize);
279     Sib.copy(*this, Size-Count, 0, Count);
280   }
281
282   /// adjustFromLeftSib - Adjust the number if elements in this node by moving
283   /// elements to or from a left sibling node.
284   /// @param Size  Number of elements in this.
285   /// @param Sib   Right sibling node.
286   /// @param SSize Number of elements in sib.
287   /// @param Add   The number of elements to add to this node, possibly < 0.
288   /// @return      Number of elements added to this node, possibly negative.
289   int adjustFromLeftSib(unsigned Size, NodeBase &Sib, unsigned SSize, int Add) {
290     if (Add > 0) {
291       // We want to grow, copy from sib.
292       unsigned Count = std::min(std::min(unsigned(Add), SSize), N - Size);
293       Sib.transferToRightSib(SSize, *this, Size, Count);
294       return Count;
295     } else {
296       // We want to shrink, copy to sib.
297       unsigned Count = std::min(std::min(unsigned(-Add), Size), N - SSize);
298       transferToLeftSib(Size, Sib, SSize, Count);
299       return -Count;
300     }
301   }
302 };
303
304 /// IntervalMapImpl::adjustSiblingSizes - Move elements between sibling nodes.
305 /// @param Node  Array of pointers to sibling nodes.
306 /// @param Nodes Number of nodes.
307 /// @param CurSize Array of current node sizes, will be overwritten.
308 /// @param NewSize Array of desired node sizes.
309 template <typename NodeT>
310 void adjustSiblingSizes(NodeT *Node[], unsigned Nodes,
311                         unsigned CurSize[], const unsigned NewSize[]) {
312   // Move elements right.
313   for (int n = Nodes - 1; n; --n) {
314     if (CurSize[n] == NewSize[n])
315       continue;
316     for (int m = n - 1; m != -1; --m) {
317       int d = Node[n]->adjustFromLeftSib(CurSize[n], *Node[m], CurSize[m],
318                                          NewSize[n] - CurSize[n]);
319       CurSize[m] -= d;
320       CurSize[n] += d;
321       // Keep going if the current node was exhausted.
322       if (CurSize[n] >= NewSize[n])
323           break;
324     }
325   }
326
327   if (Nodes == 0)
328     return;
329
330   // Move elements left.
331   for (unsigned n = 0; n != Nodes - 1; ++n) {
332     if (CurSize[n] == NewSize[n])
333       continue;
334     for (unsigned m = n + 1; m != Nodes; ++m) {
335       int d = Node[m]->adjustFromLeftSib(CurSize[m], *Node[n], CurSize[n],
336                                         CurSize[n] -  NewSize[n]);
337       CurSize[m] += d;
338       CurSize[n] -= d;
339       // Keep going if the current node was exhausted.
340       if (CurSize[n] >= NewSize[n])
341           break;
342     }
343   }
344
345 #ifndef NDEBUG
346   for (unsigned n = 0; n != Nodes; n++)
347     assert(CurSize[n] == NewSize[n] && "Insufficient element shuffle");
348 #endif
349 }
350
351 /// IntervalMapImpl::distribute - Compute a new distribution of node elements
352 /// after an overflow or underflow. Reserve space for a new element at Position,
353 /// and compute the node that will hold Position after redistributing node
354 /// elements.
355 ///
356 /// It is required that
357 ///
358 ///   Elements == sum(CurSize), and
359 ///   Elements + Grow <= Nodes * Capacity.
360 ///
361 /// NewSize[] will be filled in such that:
362 ///
363 ///   sum(NewSize) == Elements, and
364 ///   NewSize[i] <= Capacity.
365 ///
366 /// The returned index is the node where Position will go, so:
367 ///
368 ///   sum(NewSize[0..idx-1]) <= Position
369 ///   sum(NewSize[0..idx])   >= Position
370 ///
371 /// The last equality, sum(NewSize[0..idx]) == Position, can only happen when
372 /// Grow is set and NewSize[idx] == Capacity-1. The index points to the node
373 /// before the one holding the Position'th element where there is room for an
374 /// insertion.
375 ///
376 /// @param Nodes    The number of nodes.
377 /// @param Elements Total elements in all nodes.
378 /// @param Capacity The capacity of each node.
379 /// @param CurSize  Array[Nodes] of current node sizes, or NULL.
380 /// @param NewSize  Array[Nodes] to receive the new node sizes.
381 /// @param Position Insert position.
382 /// @param Grow     Reserve space for a new element at Position.
383 /// @return         (node, offset) for Position.
384 IdxPair distribute(unsigned Nodes, unsigned Elements, unsigned Capacity,
385                    const unsigned *CurSize, unsigned NewSize[],
386                    unsigned Position, bool Grow);
387
388
389 //===----------------------------------------------------------------------===//
390 //---                   IntervalMapImpl::NodeSizer                         ---//
391 //===----------------------------------------------------------------------===//
392 //
393 // Compute node sizes from key and value types.
394 //
395 // The branching factors are chosen to make nodes fit in three cache lines.
396 // This may not be possible if keys or values are very large. Such large objects
397 // are handled correctly, but a std::map would probably give better performance.
398 //
399 //===----------------------------------------------------------------------===//
400
401 enum {
402   // Cache line size. Most architectures have 32 or 64 byte cache lines.
403   // We use 64 bytes here because it provides good branching factors.
404   Log2CacheLine = 6,
405   CacheLineBytes = 1 << Log2CacheLine,
406   DesiredNodeBytes = 3 * CacheLineBytes
407 };
408
409 template <typename KeyT, typename ValT>
410 struct NodeSizer {
411   enum {
412     // Compute the leaf node branching factor that makes a node fit in three
413     // cache lines. The branching factor must be at least 3, or some B+-tree
414     // balancing algorithms won't work.
415     // LeafSize can't be larger than CacheLineBytes. This is required by the
416     // PointerIntPair used by NodeRef.
417     DesiredLeafSize = DesiredNodeBytes /
418       static_cast<unsigned>(2*sizeof(KeyT)+sizeof(ValT)),
419     MinLeafSize = 3,
420     LeafSize = DesiredLeafSize > MinLeafSize ? DesiredLeafSize : MinLeafSize
421   };
422
423   typedef NodeBase<std::pair<KeyT, KeyT>, ValT, LeafSize> LeafBase;
424
425   enum {
426     // Now that we have the leaf branching factor, compute the actual allocation
427     // unit size by rounding up to a whole number of cache lines.
428     AllocBytes = (sizeof(LeafBase) + CacheLineBytes-1) & ~(CacheLineBytes-1),
429
430     // Determine the branching factor for branch nodes.
431     BranchSize = AllocBytes /
432       static_cast<unsigned>(sizeof(KeyT) + sizeof(void*))
433   };
434
435   /// Allocator - The recycling allocator used for both branch and leaf nodes.
436   /// This typedef is very likely to be identical for all IntervalMaps with
437   /// reasonably sized entries, so the same allocator can be shared among
438   /// different kinds of maps.
439   typedef RecyclingAllocator<BumpPtrAllocator, char,
440                              AllocBytes, CacheLineBytes> Allocator;
441
442 };
443
444
445 //===----------------------------------------------------------------------===//
446 //---                     IntervalMapImpl::NodeRef                         ---//
447 //===----------------------------------------------------------------------===//
448 //
449 // B+-tree nodes can be leaves or branches, so we need a polymorphic node
450 // pointer that can point to both kinds.
451 //
452 // All nodes are cache line aligned and the low 6 bits of a node pointer are
453 // always 0. These bits are used to store the number of elements in the
454 // referenced node. Besides saving space, placing node sizes in the parents
455 // allow tree balancing algorithms to run without faulting cache lines for nodes
456 // that may not need to be modified.
457 //
458 // A NodeRef doesn't know whether it references a leaf node or a branch node.
459 // It is the responsibility of the caller to use the correct types.
460 //
461 // Nodes are never supposed to be empty, and it is invalid to store a node size
462 // of 0 in a NodeRef. The valid range of sizes is 1-64.
463 //
464 //===----------------------------------------------------------------------===//
465
466 class NodeRef {
467   struct CacheAlignedPointerTraits {
468     static inline void *getAsVoidPointer(void *P) { return P; }
469     static inline void *getFromVoidPointer(void *P) { return P; }
470     enum { NumLowBitsAvailable = Log2CacheLine };
471   };
472   PointerIntPair<void*, Log2CacheLine, unsigned, CacheAlignedPointerTraits> pip;
473
474 public:
475   /// NodeRef - Create a null ref.
476   NodeRef() {}
477
478   /// operator bool - Detect a null ref.
479   operator bool() const { return pip.getOpaqueValue(); }
480
481   /// NodeRef - Create a reference to the node p with n elements.
482   template <typename NodeT>
483   NodeRef(NodeT *p, unsigned n) : pip(p, n - 1) {
484     assert(n <= NodeT::Capacity && "Size too big for node");
485   }
486
487   /// size - Return the number of elements in the referenced node.
488   unsigned size() const { return pip.getInt() + 1; }
489
490   /// setSize - Update the node size.
491   void setSize(unsigned n) { pip.setInt(n - 1); }
492
493   /// subtree - Access the i'th subtree reference in a branch node.
494   /// This depends on branch nodes storing the NodeRef array as their first
495   /// member.
496   NodeRef &subtree(unsigned i) const {
497     return reinterpret_cast<NodeRef*>(pip.getPointer())[i];
498   }
499
500   /// get - Dereference as a NodeT reference.
501   template <typename NodeT>
502   NodeT &get() const {
503     return *reinterpret_cast<NodeT*>(pip.getPointer());
504   }
505
506   bool operator==(const NodeRef &RHS) const {
507     if (pip == RHS.pip)
508       return true;
509     assert(pip.getPointer() != RHS.pip.getPointer() && "Inconsistent NodeRefs");
510     return false;
511   }
512
513   bool operator!=(const NodeRef &RHS) const {
514     return !operator==(RHS);
515   }
516 };
517
518 //===----------------------------------------------------------------------===//
519 //---                      IntervalMapImpl::LeafNode                       ---//
520 //===----------------------------------------------------------------------===//
521 //
522 // Leaf nodes store up to N disjoint intervals with corresponding values.
523 //
524 // The intervals are kept sorted and fully coalesced so there are no adjacent
525 // intervals mapping to the same value.
526 //
527 // These constraints are always satisfied:
528 //
529 // - Traits::stopLess(start(i), stop(i))    - Non-empty, sane intervals.
530 //
531 // - Traits::stopLess(stop(i), start(i + 1) - Sorted.
532 //
533 // - value(i) != value(i + 1) || !Traits::adjacent(stop(i), start(i + 1))
534 //                                          - Fully coalesced.
535 //
536 //===----------------------------------------------------------------------===//
537
538 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
539 class LeafNode : public NodeBase<std::pair<KeyT, KeyT>, ValT, N> {
540 public:
541   const KeyT &start(unsigned i) const { return this->first[i].first; }
542   const KeyT &stop(unsigned i) const { return this->first[i].second; }
543   const ValT &value(unsigned i) const { return this->second[i]; }
544
545   KeyT &start(unsigned i) { return this->first[i].first; }
546   KeyT &stop(unsigned i) { return this->first[i].second; }
547   ValT &value(unsigned i) { return this->second[i]; }
548
549   /// findFrom - Find the first interval after i that may contain x.
550   /// @param i    Starting index for the search.
551   /// @param Size Number of elements in node.
552   /// @param x    Key to search for.
553   /// @return     First index with !stopLess(key[i].stop, x), or size.
554   ///             This is the first interval that can possibly contain x.
555   unsigned findFrom(unsigned i, unsigned Size, KeyT x) const {
556     assert(i <= Size && Size <= N && "Bad indices");
557     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
558            "Index is past the needed point");
559     while (i != Size && Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
560     return i;
561   }
562
563   /// safeFind - Find an interval that is known to exist. This is the same as
564   /// findFrom except is it assumed that x is at least within range of the last
565   /// interval.
566   /// @param i Starting index for the search.
567   /// @param x Key to search for.
568   /// @return  First index with !stopLess(key[i].stop, x), never size.
569   ///          This is the first interval that can possibly contain x.
570   unsigned safeFind(unsigned i, KeyT x) const {
571     assert(i < N && "Bad index");
572     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
573            "Index is past the needed point");
574     while (Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
575     assert(i < N && "Unsafe intervals");
576     return i;
577   }
578
579   /// safeLookup - Lookup mapped value for a safe key.
580   /// It is assumed that x is within range of the last entry.
581   /// @param x        Key to search for.
582   /// @param NotFound Value to return if x is not in any interval.
583   /// @return         The mapped value at x or NotFound.
584   ValT safeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const {
585     unsigned i = safeFind(0, x);
586     return Traits::startLess(x, start(i)) ? NotFound : value(i);
587   }
588
589   unsigned insertFrom(unsigned &Pos, unsigned Size, KeyT a, KeyT b, ValT y);
590
591 #ifndef NDEBUG
592   void dump(raw_ostream &OS, unsigned Size) {
593     OS << "  N" << this << " [shape=record label=\"{ " << Size << '/' << N;
594     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i)
595       OS << " | {" << start(i) << '-' << stop(i) << "|" << value(i) << '}';
596     OS << "}\"];\n";
597   }
598 #endif
599
600 };
601
602 /// insertFrom - Add mapping of [a;b] to y if possible, coalescing as much as
603 /// possible. This may cause the node to grow by 1, or it may cause the node
604 /// to shrink because of coalescing.
605 /// @param i    Starting index = insertFrom(0, size, a)
606 /// @param Size Number of elements in node.
607 /// @param a    Interval start.
608 /// @param b    Interval stop.
609 /// @param y    Value be mapped.
610 /// @return     (insert position, new size), or (i, Capacity+1) on overflow.
611 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
612 unsigned LeafNode<KeyT, ValT, N, Traits>::
613 insertFrom(unsigned &Pos, unsigned Size, KeyT a, KeyT b, ValT y) {
614   unsigned i = Pos;
615   assert(i <= Size && Size <= N && "Invalid index");
616   assert(!Traits::stopLess(b, a) && "Invalid interval");
617
618   // Verify the findFrom invariant.
619   assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), a)));
620   assert((i == Size || !Traits::stopLess(stop(i), a)));
621   assert((i == Size || Traits::stopLess(b, start(i))) && "Overlapping insert");
622
623   // Coalesce with previous interval.
624   if (i && value(i - 1) == y && Traits::adjacent(stop(i - 1), a)) {
625     Pos = i - 1;
626     // Also coalesce with next interval?
627     if (i != Size && value(i) == y && Traits::adjacent(b, start(i))) {
628       stop(i - 1) = stop(i);
629       this->erase(i, Size);
630       return Size - 1;
631     }
632     stop(i - 1) = b;
633     return Size;
634   }
635
636   // Detect overflow.
637   if (i == N)
638     return N + 1;
639
640   // Add new interval at end.
641   if (i == Size) {
642     start(i) = a;
643     stop(i) = b;
644     value(i) = y;
645     return Size + 1;
646   }
647
648   // Try to coalesce with following interval.
649   if (value(i) == y && Traits::adjacent(b, start(i))) {
650     start(i) = a;
651     return Size;
652   }
653
654   // We must insert before i. Detect overflow.
655   if (Size == N)
656     return N + 1;
657
658   // Insert before i.
659   this->shift(i, Size);
660   start(i) = a;
661   stop(i) = b;
662   value(i) = y;
663   return Size + 1;
664 }
665
666
667 //===----------------------------------------------------------------------===//
668 //---                   IntervalMapImpl::BranchNode                        ---//
669 //===----------------------------------------------------------------------===//
670 //
671 // A branch node stores references to 1--N subtrees all of the same height.
672 //
673 // The key array in a branch node holds the rightmost stop key of each subtree.
674 // It is redundant to store the last stop key since it can be found in the
675 // parent node, but doing so makes tree balancing a lot simpler.
676 //
677 // It is unusual for a branch node to only have one subtree, but it can happen
678 // in the root node if it is smaller than the normal nodes.
679 //
680 // When all of the leaf nodes from all the subtrees are concatenated, they must
681 // satisfy the same constraints as a single leaf node. They must be sorted,
682 // sane, and fully coalesced.
683 //
684 //===----------------------------------------------------------------------===//
685
686 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
687 class BranchNode : public NodeBase<NodeRef, KeyT, N> {
688 public:
689   const KeyT &stop(unsigned i) const { return this->second[i]; }
690   const NodeRef &subtree(unsigned i) const { return this->first[i]; }
691
692   KeyT &stop(unsigned i) { return this->second[i]; }
693   NodeRef &subtree(unsigned i) { return this->first[i]; }
694
695   /// findFrom - Find the first subtree after i that may contain x.
696   /// @param i    Starting index for the search.
697   /// @param Size Number of elements in node.
698   /// @param x    Key to search for.
699   /// @return     First index with !stopLess(key[i], x), or size.
700   ///             This is the first subtree that can possibly contain x.
701   unsigned findFrom(unsigned i, unsigned Size, KeyT x) const {
702     assert(i <= Size && Size <= N && "Bad indices");
703     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
704            "Index to findFrom is past the needed point");
705     while (i != Size && Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
706     return i;
707   }
708
709   /// safeFind - Find a subtree that is known to exist. This is the same as
710   /// findFrom except is it assumed that x is in range.
711   /// @param i Starting index for the search.
712   /// @param x Key to search for.
713   /// @return  First index with !stopLess(key[i], x), never size.
714   ///          This is the first subtree that can possibly contain x.
715   unsigned safeFind(unsigned i, KeyT x) const {
716     assert(i < N && "Bad index");
717     assert((i == 0 || Traits::stopLess(stop(i - 1), x)) &&
718            "Index is past the needed point");
719     while (Traits::stopLess(stop(i), x)) ++i;
720     assert(i < N && "Unsafe intervals");
721     return i;
722   }
723
724   /// safeLookup - Get the subtree containing x, Assuming that x is in range.
725   /// @param x Key to search for.
726   /// @return  Subtree containing x
727   NodeRef safeLookup(KeyT x) const {
728     return subtree(safeFind(0, x));
729   }
730
731   /// insert - Insert a new (subtree, stop) pair.
732   /// @param i    Insert position, following entries will be shifted.
733   /// @param Size Number of elements in node.
734   /// @param Node Subtree to insert.
735   /// @param Stop Last key in subtree.
736   void insert(unsigned i, unsigned Size, NodeRef Node, KeyT Stop) {
737     assert(Size < N && "branch node overflow");
738     assert(i <= Size && "Bad insert position");
739     this->shift(i, Size);
740     subtree(i) = Node;
741     stop(i) = Stop;
742   }
743
744 #ifndef NDEBUG
745   void dump(raw_ostream &OS, unsigned Size) {
746     OS << "  N" << this << " [shape=record label=\"" << Size << '/' << N;
747     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i)
748       OS << " | <s" << i << "> " << stop(i);
749     OS << "\"];\n";
750     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i)
751       OS << "  N" << this << ":s" << i << " -> N"
752          << &subtree(i).template get<BranchNode>() << ";\n";
753   }
754 #endif
755
756 };
757
758 //===----------------------------------------------------------------------===//
759 //---                         IntervalMapImpl::Path                        ---//
760 //===----------------------------------------------------------------------===//
761 //
762 // A Path is used by iterators to represent a position in a B+-tree, and the
763 // path to get there from the root.
764 //
765 // The Path class also constains the tree navigation code that doesn't have to
766 // be templatized.
767 //
768 //===----------------------------------------------------------------------===//
769
770 class Path {
771   /// Entry - Each step in the path is a node pointer and an offset into that
772   /// node.
773   struct Entry {
774     void *node;
775     unsigned size;
776     unsigned offset;
777
778     Entry(void *Node, unsigned Size, unsigned Offset)
779       : node(Node), size(Size), offset(Offset) {}
780
781     Entry(NodeRef Node, unsigned Offset)
782       : node(&Node.subtree(0)), size(Node.size()), offset(Offset) {}
783
784     NodeRef &subtree(unsigned i) const {
785       return reinterpret_cast<NodeRef*>(node)[i];
786     }
787   };
788
789   /// path - The path entries, path[0] is the root node, path.back() is a leaf.
790   SmallVector<Entry, 4> path;
791
792 public:
793   // Node accessors.
794   template <typename NodeT> NodeT &node(unsigned Level) const {
795     return *reinterpret_cast<NodeT*>(path[Level].node);
796   }
797   unsigned size(unsigned Level) const { return path[Level].size; }
798   unsigned offset(unsigned Level) const { return path[Level].offset; }
799   unsigned &offset(unsigned Level) { return path[Level].offset; }
800
801   // Leaf accessors.
802   template <typename NodeT> NodeT &leaf() const {
803     return *reinterpret_cast<NodeT*>(path.back().node);
804   }
805   unsigned leafSize() const { return path.back().size; }
806   unsigned leafOffset() const { return path.back().offset; }
807   unsigned &leafOffset() { return path.back().offset; }
808
809   /// valid - Return true if path is at a valid node, not at end().
810   bool valid() const {
811     return !path.empty() && path.front().offset < path.front().size;
812   }
813
814   /// height - Return the height of the tree corresponding to this path.
815   /// This matches map->height in a full path.
816   unsigned height() const { return path.size() - 1; }
817
818   /// subtree - Get the subtree referenced from Level. When the path is
819   /// consistent, node(Level + 1) == subtree(Level).
820   /// @param Level 0..height-1. The leaves have no subtrees.
821   NodeRef &subtree(unsigned Level) const {
822     return path[Level].subtree(path[Level].offset);
823   }
824
825   /// reset - Reset cached information about node(Level) from subtree(Level -1).
826   /// @param Level 1..height. THe node to update after parent node changed.
827   void reset(unsigned Level) {
828     path[Level] = Entry(subtree(Level - 1), offset(Level));
829   }
830
831   /// push - Add entry to path.
832   /// @param Node Node to add, should be subtree(path.size()-1).
833   /// @param Offset Offset into Node.
834   void push(NodeRef Node, unsigned Offset) {
835     path.push_back(Entry(Node, Offset));
836   }
837
838   /// pop - Remove the last path entry.
839   void pop() {
840     path.pop_back();
841   }
842
843   /// setSize - Set the size of a node both in the path and in the tree.
844   /// @param Level 0..height. Note that setting the root size won't change
845   ///              map->rootSize.
846   /// @param Size New node size.
847   void setSize(unsigned Level, unsigned Size) {
848     path[Level].size = Size;
849     if (Level)
850       subtree(Level - 1).setSize(Size);
851   }
852
853   /// setRoot - Clear the path and set a new root node.
854   /// @param Node New root node.
855   /// @param Size New root size.
856   /// @param Offset Offset into root node.
857   void setRoot(void *Node, unsigned Size, unsigned Offset) {
858     path.clear();
859     path.push_back(Entry(Node, Size, Offset));
860   }
861
862   /// replaceRoot - Replace the current root node with two new entries after the
863   /// tree height has increased.
864   /// @param Root The new root node.
865   /// @param Size Number of entries in the new root.
866   /// @param Offsets Offsets into the root and first branch nodes.
867   void replaceRoot(void *Root, unsigned Size, IdxPair Offsets);
868
869   /// getLeftSibling - Get the left sibling node at Level, or a null NodeRef.
870   /// @param Level Get the sibling to node(Level).
871   /// @return Left sibling, or NodeRef().
872   NodeRef getLeftSibling(unsigned Level) const;
873
874   /// moveLeft - Move path to the left sibling at Level. Leave nodes below Level
875   /// unaltered.
876   /// @param Level Move node(Level).
877   void moveLeft(unsigned Level);
878
879   /// fillLeft - Grow path to Height by taking leftmost branches.
880   /// @param Height The target height.
881   void fillLeft(unsigned Height) {
882     while (height() < Height)
883       push(subtree(height()), 0);
884   }
885
886   /// getLeftSibling - Get the left sibling node at Level, or a null NodeRef.
887   /// @param Level Get the sinbling to node(Level).
888   /// @return Left sibling, or NodeRef().
889   NodeRef getRightSibling(unsigned Level) const;
890
891   /// moveRight - Move path to the left sibling at Level. Leave nodes below
892   /// Level unaltered.
893   /// @param Level Move node(Level).
894   void moveRight(unsigned Level);
895
896   /// atBegin - Return true if path is at begin().
897   bool atBegin() const {
898     for (unsigned i = 0, e = path.size(); i != e; ++i)
899       if (path[i].offset != 0)
900         return false;
901     return true;
902   }
903
904   /// atLastBranch - Return true if the path is at the last branch of the node
905   /// at Level.
906   /// @param Level Node to examine.
907   bool atLastBranch(unsigned Level) const {
908     return path[Level].offset == path[Level].size - 1;
909   }
910
911   /// legalizeForInsert - Prepare the path for an insertion at Level. When the
912   /// path is at end(), node(Level) may not be a legal node. legalizeForInsert
913   /// ensures that node(Level) is real by moving back to the last node at Level,
914   /// and setting offset(Level) to size(Level) if required.
915   /// @param Level The level where an insertion is about to take place.
916   void legalizeForInsert(unsigned Level) {
917     if (valid())
918       return;
919     moveLeft(Level);
920     ++path[Level].offset;
921   }
922
923 #ifndef NDEBUG
924   void dump() const {
925     for (unsigned l = 0, e = path.size(); l != e; ++l)
926       errs() << l << ": " << path[l].node << ' ' << path[l].size << ' '
927              << path[l].offset << '\n';
928   }
929 #endif
930 };
931
932 } // namespace IntervalMapImpl
933
934
935 //===----------------------------------------------------------------------===//
936 //---                          IntervalMap                                ----//
937 //===----------------------------------------------------------------------===//
938
939 template <typename KeyT, typename ValT,
940           unsigned N = IntervalMapImpl::NodeSizer<KeyT, ValT>::LeafSize,
941           typename Traits = IntervalMapInfo<KeyT> >
942 class IntervalMap {
943   typedef IntervalMapImpl::NodeSizer<KeyT, ValT> Sizer;
944   typedef IntervalMapImpl::LeafNode<KeyT, ValT, Sizer::LeafSize, Traits> Leaf;
945   typedef IntervalMapImpl::BranchNode<KeyT, ValT, Sizer::BranchSize, Traits>
946     Branch;
947   typedef IntervalMapImpl::LeafNode<KeyT, ValT, N, Traits> RootLeaf;
948   typedef IntervalMapImpl::IdxPair IdxPair;
949
950   // The RootLeaf capacity is given as a template parameter. We must compute the
951   // corresponding RootBranch capacity.
952   enum {
953     DesiredRootBranchCap = (sizeof(RootLeaf) - sizeof(KeyT)) /
954       (sizeof(KeyT) + sizeof(IntervalMapImpl::NodeRef)),
955     RootBranchCap = DesiredRootBranchCap ? DesiredRootBranchCap : 1
956   };
957
958   typedef IntervalMapImpl::BranchNode<KeyT, ValT, RootBranchCap, Traits>
959     RootBranch;
960
961   // When branched, we store a global start key as well as the branch node.
962   struct RootBranchData {
963     KeyT start;
964     RootBranch node;
965   };
966
967   enum {
968     RootDataSize = sizeof(RootBranchData) > sizeof(RootLeaf) ?
969                    sizeof(RootBranchData) : sizeof(RootLeaf)
970   };
971
972 public:
973   typedef typename Sizer::Allocator Allocator;
974
975 private:
976   // The root data is either a RootLeaf or a RootBranchData instance.
977   // We can't put them in a union since C++03 doesn't allow non-trivial
978   // constructors in unions.
979   // Instead, we use a char array with pointer alignment. The alignment is
980   // ensured by the allocator member in the class, but still verified in the
981   // constructor. We don't support keys or values that are more aligned than a
982   // pointer.
983   char data[RootDataSize];
984
985   // Tree height.
986   // 0: Leaves in root.
987   // 1: Root points to leaf.
988   // 2: root->branch->leaf ...
989   unsigned height;
990
991   // Number of entries in the root node.
992   unsigned rootSize;
993
994   // Allocator used for creating external nodes.
995   Allocator &allocator;
996
997   /// dataAs - Represent data as a node type without breaking aliasing rules.
998   template <typename T>
999   T &dataAs() const {
1000     union {
1001       const char *d;
1002       T *t;
1003     } u;
1004     u.d = data;
1005     return *u.t;
1006   }
1007
1008   const RootLeaf &rootLeaf() const {
1009     assert(!branched() && "Cannot acces leaf data in branched root");
1010     return dataAs<RootLeaf>();
1011   }
1012   RootLeaf &rootLeaf() {
1013     assert(!branched() && "Cannot acces leaf data in branched root");
1014     return dataAs<RootLeaf>();
1015   }
1016   RootBranchData &rootBranchData() const {
1017     assert(branched() && "Cannot access branch data in non-branched root");
1018     return dataAs<RootBranchData>();
1019   }
1020   RootBranchData &rootBranchData() {
1021     assert(branched() && "Cannot access branch data in non-branched root");
1022     return dataAs<RootBranchData>();
1023   }
1024   const RootBranch &rootBranch() const { return rootBranchData().node; }
1025   RootBranch &rootBranch()             { return rootBranchData().node; }
1026   KeyT rootBranchStart() const { return rootBranchData().start; }
1027   KeyT &rootBranchStart()      { return rootBranchData().start; }
1028
1029   template <typename NodeT> NodeT *newNode() {
1030     return new(allocator.template Allocate<NodeT>()) NodeT();
1031   }
1032
1033   template <typename NodeT> void deleteNode(NodeT *P) {
1034     P->~NodeT();
1035     allocator.Deallocate(P);
1036   }
1037
1038   IdxPair branchRoot(unsigned Position);
1039   IdxPair splitRoot(unsigned Position);
1040
1041   void switchRootToBranch() {
1042     rootLeaf().~RootLeaf();
1043     height = 1;
1044     new (&rootBranchData()) RootBranchData();
1045   }
1046
1047   void switchRootToLeaf() {
1048     rootBranchData().~RootBranchData();
1049     height = 0;
1050     new(&rootLeaf()) RootLeaf();
1051   }
1052
1053   bool branched() const { return height > 0; }
1054
1055   ValT treeSafeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const;
1056   void visitNodes(void (IntervalMap::*f)(IntervalMapImpl::NodeRef,
1057                   unsigned Level));
1058   void deleteNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Level);
1059
1060 public:
1061   explicit IntervalMap(Allocator &a) : height(0), rootSize(0), allocator(a) {
1062     assert((uintptr_t(data) & (alignOf<RootLeaf>() - 1)) == 0 &&
1063            "Insufficient alignment");
1064     new(&rootLeaf()) RootLeaf();
1065   }
1066
1067   ~IntervalMap() {
1068     clear();
1069     rootLeaf().~RootLeaf();
1070   }
1071
1072   /// empty -  Return true when no intervals are mapped.
1073   bool empty() const {
1074     return rootSize == 0;
1075   }
1076
1077   /// start - Return the smallest mapped key in a non-empty map.
1078   KeyT start() const {
1079     assert(!empty() && "Empty IntervalMap has no start");
1080     return !branched() ? rootLeaf().start(0) : rootBranchStart();
1081   }
1082
1083   /// stop - Return the largest mapped key in a non-empty map.
1084   KeyT stop() const {
1085     assert(!empty() && "Empty IntervalMap has no stop");
1086     return !branched() ? rootLeaf().stop(rootSize - 1) :
1087                          rootBranch().stop(rootSize - 1);
1088   }
1089
1090   /// lookup - Return the mapped value at x or NotFound.
1091   ValT lookup(KeyT x, ValT NotFound = ValT()) const {
1092     if (empty() || Traits::startLess(x, start()) || Traits::stopLess(stop(), x))
1093       return NotFound;
1094     return branched() ? treeSafeLookup(x, NotFound) :
1095                         rootLeaf().safeLookup(x, NotFound);
1096   }
1097
1098   /// insert - Add a mapping of [a;b] to y, coalesce with adjacent intervals.
1099   /// It is assumed that no key in the interval is mapped to another value, but
1100   /// overlapping intervals already mapped to y will be coalesced.
1101   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1102     if (branched() || rootSize == RootLeaf::Capacity)
1103       return find(a).insert(a, b, y);
1104
1105     // Easy insert into root leaf.
1106     unsigned p = rootLeaf().findFrom(0, rootSize, a);
1107     rootSize = rootLeaf().insertFrom(p, rootSize, a, b, y);
1108   }
1109
1110   /// clear - Remove all entries.
1111   void clear();
1112
1113   class const_iterator;
1114   class iterator;
1115   friend class const_iterator;
1116   friend class iterator;
1117
1118   const_iterator begin() const {
1119     iterator I(*this);
1120     I.goToBegin();
1121     return I;
1122   }
1123
1124   iterator begin() {
1125     iterator I(*this);
1126     I.goToBegin();
1127     return I;
1128   }
1129
1130   const_iterator end() const {
1131     iterator I(*this);
1132     I.goToEnd();
1133     return I;
1134   }
1135
1136   iterator end() {
1137     iterator I(*this);
1138     I.goToEnd();
1139     return I;
1140   }
1141
1142   /// find - Return an iterator pointing to the first interval ending at or
1143   /// after x, or end().
1144   const_iterator find(KeyT x) const {
1145     iterator I(*this);
1146     I.find(x);
1147     return I;
1148   }
1149
1150   iterator find(KeyT x) {
1151     iterator I(*this);
1152     I.find(x);
1153     return I;
1154   }
1155
1156 #ifndef NDEBUG
1157   raw_ostream *OS;
1158   void dump();
1159   void dumpNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Height);
1160 #endif
1161 };
1162
1163 /// treeSafeLookup - Return the mapped value at x or NotFound, assuming a
1164 /// branched root.
1165 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1166 ValT IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1167 treeSafeLookup(KeyT x, ValT NotFound) const {
1168   assert(branched() && "treeLookup assumes a branched root");
1169
1170   IntervalMapImpl::NodeRef NR = rootBranch().safeLookup(x);
1171   for (unsigned h = height-1; h; --h)
1172     NR = NR.get<Branch>().safeLookup(x);
1173   return NR.get<Leaf>().safeLookup(x, NotFound);
1174 }
1175
1176
1177 // branchRoot - Switch from a leaf root to a branched root.
1178 // Return the new (root offset, node offset) corresponding to Position.
1179 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1180 IntervalMapImpl::IdxPair IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1181 branchRoot(unsigned Position) {
1182   using namespace IntervalMapImpl;
1183   // How many external leaf nodes to hold RootLeaf+1?
1184   const unsigned Nodes = RootLeaf::Capacity / Leaf::Capacity + 1;
1185
1186   // Compute element distribution among new nodes.
1187   unsigned size[Nodes];
1188   IdxPair NewOffset(0, Position);
1189
1190   // Is is very common for the root node to be smaller than external nodes.
1191   if (Nodes == 1)
1192     size[0] = rootSize;
1193   else
1194     NewOffset = distribute(Nodes, rootSize, Leaf::Capacity,  NULL, size,
1195                            Position, true);
1196
1197   // Allocate new nodes.
1198   unsigned pos = 0;
1199   NodeRef node[Nodes];
1200   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1201     Leaf *L = newNode<Leaf>();
1202     L->copy(rootLeaf(), pos, 0, size[n]);
1203     node[n] = NodeRef(L, size[n]);
1204     pos += size[n];
1205   }
1206
1207   // Destroy the old leaf node, construct branch node instead.
1208   switchRootToBranch();
1209   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1210     rootBranch().stop(n) = node[n].template get<Leaf>().stop(size[n]-1);
1211     rootBranch().subtree(n) = node[n];
1212   }
1213   rootBranchStart() = node[0].template get<Leaf>().start(0);
1214   rootSize = Nodes;
1215   return NewOffset;
1216 }
1217
1218 // splitRoot - Split the current BranchRoot into multiple Branch nodes.
1219 // Return the new (root offset, node offset) corresponding to Position.
1220 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1221 IntervalMapImpl::IdxPair IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1222 splitRoot(unsigned Position) {
1223   using namespace IntervalMapImpl;
1224   // How many external leaf nodes to hold RootBranch+1?
1225   const unsigned Nodes = RootBranch::Capacity / Branch::Capacity + 1;
1226
1227   // Compute element distribution among new nodes.
1228   unsigned Size[Nodes];
1229   IdxPair NewOffset(0, Position);
1230
1231   // Is is very common for the root node to be smaller than external nodes.
1232   if (Nodes == 1)
1233     Size[0] = rootSize;
1234   else
1235     NewOffset = distribute(Nodes, rootSize, Leaf::Capacity,  NULL, Size,
1236                            Position, true);
1237
1238   // Allocate new nodes.
1239   unsigned Pos = 0;
1240   NodeRef Node[Nodes];
1241   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1242     Branch *B = newNode<Branch>();
1243     B->copy(rootBranch(), Pos, 0, Size[n]);
1244     Node[n] = NodeRef(B, Size[n]);
1245     Pos += Size[n];
1246   }
1247
1248   for (unsigned n = 0; n != Nodes; ++n) {
1249     rootBranch().stop(n) = Node[n].template get<Branch>().stop(Size[n]-1);
1250     rootBranch().subtree(n) = Node[n];
1251   }
1252   rootSize = Nodes;
1253   ++height;
1254   return NewOffset;
1255 }
1256
1257 /// visitNodes - Visit each external node.
1258 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1259 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1260 visitNodes(void (IntervalMap::*f)(IntervalMapImpl::NodeRef, unsigned Height)) {
1261   if (!branched())
1262     return;
1263   SmallVector<IntervalMapImpl::NodeRef, 4> Refs, NextRefs;
1264
1265   // Collect level 0 nodes from the root.
1266   for (unsigned i = 0; i != rootSize; ++i)
1267     Refs.push_back(rootBranch().subtree(i));
1268
1269   // Visit all branch nodes.
1270   for (unsigned h = height - 1; h; --h) {
1271     for (unsigned i = 0, e = Refs.size(); i != e; ++i) {
1272       for (unsigned j = 0, s = Refs[i].size(); j != s; ++j)
1273         NextRefs.push_back(Refs[i].subtree(j));
1274       (this->*f)(Refs[i], h);
1275     }
1276     Refs.clear();
1277     Refs.swap(NextRefs);
1278   }
1279
1280   // Visit all leaf nodes.
1281   for (unsigned i = 0, e = Refs.size(); i != e; ++i)
1282     (this->*f)(Refs[i], 0);
1283 }
1284
1285 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1286 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1287 deleteNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Level) {
1288   if (Level)
1289     deleteNode(&Node.get<Branch>());
1290   else
1291     deleteNode(&Node.get<Leaf>());
1292 }
1293
1294 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1295 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1296 clear() {
1297   if (branched()) {
1298     visitNodes(&IntervalMap::deleteNode);
1299     switchRootToLeaf();
1300   }
1301   rootSize = 0;
1302 }
1303
1304 #ifndef NDEBUG
1305 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1306 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1307 dumpNode(IntervalMapImpl::NodeRef Node, unsigned Height) {
1308   if (Height)
1309     Node.get<Branch>().dump(*OS, Node.size());
1310   else
1311     Node.get<Leaf>().dump(*OS, Node.size());
1312 }
1313
1314 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1315 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1316 dump() {
1317   std::string errors;
1318   raw_fd_ostream ofs("tree.dot", errors);
1319   OS = &ofs;
1320   ofs << "digraph {\n";
1321   if (branched())
1322     rootBranch().dump(ofs, rootSize);
1323   else
1324     rootLeaf().dump(ofs, rootSize);
1325   visitNodes(&IntervalMap::dumpNode);
1326   ofs << "}\n";
1327 }
1328 #endif
1329
1330 //===----------------------------------------------------------------------===//
1331 //---                   IntervalMap::const_iterator                       ----//
1332 //===----------------------------------------------------------------------===//
1333
1334 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1335 class IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::const_iterator :
1336   public std::iterator<std::bidirectional_iterator_tag, ValT> {
1337 protected:
1338   friend class IntervalMap;
1339
1340   // The map referred to.
1341   IntervalMap *map;
1342
1343   // We store a full path from the root to the current position.
1344   // The path may be partially filled, but never between iterator calls.
1345   IntervalMapImpl::Path path;
1346
1347   explicit const_iterator(IntervalMap &map) : map(&map) {}
1348
1349   bool branched() const {
1350     assert(map && "Invalid iterator");
1351     return map->branched();
1352   }
1353
1354   void setRoot(unsigned Offset) {
1355     if (branched())
1356       path.setRoot(&map->rootBranch(), map->rootSize, Offset);
1357     else
1358       path.setRoot(&map->rootLeaf(), map->rootSize, Offset);
1359   }
1360
1361   void pathFillFind(KeyT x);
1362   void treeFind(KeyT x);
1363   void treeAdvanceTo(KeyT x);
1364
1365 public:
1366   /// const_iterator - Create an iterator that isn't pointing anywhere.
1367   const_iterator() : map(0) {}
1368
1369   /// valid - Return true if the current position is valid, false for end().
1370   bool valid() const { return path.valid(); }
1371
1372   /// start - Return the beginning of the current interval.
1373   const KeyT &start() const {
1374     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1375     return branched() ? path.leaf<Leaf>().start(path.leafOffset()) :
1376                         path.leaf<RootLeaf>().start(path.leafOffset());
1377   }
1378
1379   /// stop - Return the end of the current interval.
1380   const KeyT &stop() const {
1381     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1382     return branched() ? path.leaf<Leaf>().stop(path.leafOffset()) :
1383                         path.leaf<RootLeaf>().stop(path.leafOffset());
1384   }
1385
1386   /// value - Return the mapped value at the current interval.
1387   const ValT &value() const {
1388     assert(valid() && "Cannot access invalid iterator");
1389     return branched() ? path.leaf<Leaf>().value(path.leafOffset()) :
1390                         path.leaf<RootLeaf>().value(path.leafOffset());
1391   }
1392
1393   const ValT &operator*() const {
1394     return value();
1395   }
1396
1397   bool operator==(const const_iterator &RHS) const {
1398     assert(map == RHS.map && "Cannot compare iterators from different maps");
1399     if (!valid())
1400       return !RHS.valid();
1401     if (path.leafOffset() != RHS.path.leafOffset())
1402       return false;
1403     return &path.template leaf<Leaf>() == &RHS.path.template leaf<Leaf>();
1404   }
1405
1406   bool operator!=(const const_iterator &RHS) const {
1407     return !operator==(RHS);
1408   }
1409
1410   /// goToBegin - Move to the first interval in map.
1411   void goToBegin() {
1412     setRoot(0);
1413     if (branched())
1414       path.fillLeft(map->height);
1415   }
1416
1417   /// goToEnd - Move beyond the last interval in map.
1418   void goToEnd() {
1419     setRoot(map->rootSize);
1420   }
1421
1422   /// preincrement - move to the next interval.
1423   const_iterator &operator++() {
1424     assert(valid() && "Cannot increment end()");
1425     if (++path.leafOffset() == path.leafSize() && branched())
1426       path.moveRight(map->height);
1427     return *this;
1428   }
1429
1430   /// postincrement - Dont do that!
1431   const_iterator operator++(int) {
1432     const_iterator tmp = *this;
1433     operator++();
1434     return tmp;
1435   }
1436
1437   /// predecrement - move to the previous interval.
1438   const_iterator &operator--() {
1439     if (path.leafOffset() && (valid() || !branched()))
1440       --path.leafOffset();
1441     else
1442       path.moveLeft(map->height);
1443     return *this;
1444   }
1445
1446   /// postdecrement - Dont do that!
1447   const_iterator operator--(int) {
1448     const_iterator tmp = *this;
1449     operator--();
1450     return tmp;
1451   }
1452
1453   /// find - Move to the first interval with stop >= x, or end().
1454   /// This is a full search from the root, the current position is ignored.
1455   void find(KeyT x) {
1456     if (branched())
1457       treeFind(x);
1458     else
1459       setRoot(map->rootLeaf().findFrom(0, map->rootSize, x));
1460   }
1461
1462   /// advanceTo - Move to the first interval with stop >= x, or end().
1463   /// The search is started from the current position, and no earlier positions
1464   /// can be found. This is much faster than find() for small moves.
1465   void advanceTo(KeyT x) {
1466     if (branched())
1467       treeAdvanceTo(x);
1468     else
1469       path.leafOffset() =
1470         map->rootLeaf().findFrom(path.leafOffset(), map->rootSize, x);
1471   }
1472
1473 };
1474
1475 /// pathFillFind - Complete path by searching for x.
1476 /// @param x Key to search for.
1477 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1478 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1479 const_iterator::pathFillFind(KeyT x) {
1480   IntervalMapImpl::NodeRef NR = path.subtree(path.height());
1481   for (unsigned i = map->height - path.height() - 1; i; --i) {
1482     unsigned p = NR.get<Branch>().safeFind(0, x);
1483     path.push(NR, p);
1484     NR = NR.subtree(p);
1485   }
1486   path.push(NR, NR.get<Leaf>().safeFind(0, x));
1487 }
1488
1489 /// treeFind - Find in a branched tree.
1490 /// @param x Key to search for.
1491 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1492 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1493 const_iterator::treeFind(KeyT x) {
1494   setRoot(map->rootBranch().findFrom(0, map->rootSize, x));
1495   if (valid())
1496     pathFillFind(x);
1497 }
1498
1499 /// treeAdvanceTo - Find position after the current one.
1500 /// @param x Key to search for.
1501 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1502 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1503 const_iterator::treeAdvanceTo(KeyT x) {
1504   // Can we stay on the same leaf node?
1505   if (!Traits::stopLess(path.leaf<Leaf>().stop(path.leafSize() - 1), x)) {
1506     path.leafOffset() = path.leaf<Leaf>().safeFind(path.leafOffset(), x);
1507     return;
1508   }
1509
1510   // Drop the current leaf.
1511   path.pop();
1512
1513   // Search towards the root for a usable subtree.
1514   if (path.height()) {
1515     for (unsigned l = path.height() - 1; l; --l) {
1516       if (!Traits::stopLess(path.node<Branch>(l).stop(path.offset(l)), x)) {
1517         // The branch node at l+1 is usable
1518         path.offset(l + 1) =
1519           path.node<Branch>(l + 1).safeFind(path.offset(l + 1), x);
1520         return pathFillFind(x);
1521       }
1522       path.pop();
1523     }
1524     // Is the level-1 Branch usable?
1525     if (!Traits::stopLess(map->rootBranch().stop(path.offset(0)), x)) {
1526       path.offset(1) = path.node<Branch>(1).safeFind(path.offset(1), x);
1527       return pathFillFind(x);
1528     }
1529   }
1530
1531   // We reached the root.
1532   setRoot(map->rootBranch().findFrom(path.offset(0), map->rootSize, x));
1533   if (valid())
1534     pathFillFind(x);
1535 }
1536
1537 //===----------------------------------------------------------------------===//
1538 //---                       IntervalMap::iterator                         ----//
1539 //===----------------------------------------------------------------------===//
1540
1541 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1542 class IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::iterator : public const_iterator {
1543   friend class IntervalMap;
1544   typedef IntervalMapImpl::IdxPair IdxPair;
1545
1546   explicit iterator(IntervalMap &map) : const_iterator(map) {}
1547
1548   void setNodeStop(unsigned Level, KeyT Stop);
1549   bool insertNode(unsigned Level, IntervalMapImpl::NodeRef Node, KeyT Stop);
1550   template <typename NodeT> bool overflow(unsigned Level);
1551   void treeInsert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
1552   void eraseNode(unsigned Level);
1553   void treeErase(bool UpdateRoot = true);
1554 public:
1555   /// iterator - Create null iterator.
1556   iterator() {}
1557
1558   /// insert - Insert mapping [a;b] -> y before the current position.
1559   void insert(KeyT a, KeyT b, ValT y);
1560
1561   /// erase - Erase the current interval.
1562   void erase();
1563
1564   iterator &operator++() {
1565     const_iterator::operator++();
1566     return *this;
1567   }
1568
1569   iterator operator++(int) {
1570     iterator tmp = *this;
1571     operator++();
1572     return tmp;
1573   }
1574
1575   iterator &operator--() {
1576     const_iterator::operator--();
1577     return *this;
1578   }
1579
1580   iterator operator--(int) {
1581     iterator tmp = *this;
1582     operator--();
1583     return tmp;
1584   }
1585
1586 };
1587
1588 /// setNodeStop - Update the stop key of the current node at level and above.
1589 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1590 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1591 iterator::setNodeStop(unsigned Level, KeyT Stop) {
1592   // There are no references to the root node, so nothing to update.
1593   if (!Level)
1594     return;
1595   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1596   // Update nodes pointing to the current node.
1597   while (--Level) {
1598     P.node<Branch>(Level).stop(P.offset(Level)) = Stop;
1599     if (!P.atLastBranch(Level))
1600       return;
1601   }
1602   // Update root separately since it has a different layout.
1603   P.node<RootBranch>(Level).stop(P.offset(Level)) = Stop;
1604 }
1605
1606 /// insertNode - insert a node before the current path at level.
1607 /// Leave the current path pointing at the new node.
1608 /// @param Level path index of the node to be inserted.
1609 /// @param Node The node to be inserted.
1610 /// @param Stop The last index in the new node.
1611 /// @return True if the tree height was increased.
1612 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1613 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1614 iterator::insertNode(unsigned Level, IntervalMapImpl::NodeRef Node, KeyT Stop) {
1615   assert(Level && "Cannot insert next to the root");
1616   bool SplitRoot = false;
1617   IntervalMap &IM = *this->map;
1618   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1619
1620   if (Level == 1) {
1621     // Insert into the root branch node.
1622     if (IM.rootSize < RootBranch::Capacity) {
1623       IM.rootBranch().insert(P.offset(0), IM.rootSize, Node, Stop);
1624       P.setSize(0, ++IM.rootSize);
1625       P.reset(Level);
1626       return SplitRoot;
1627     }
1628
1629     // We need to split the root while keeping our position.
1630     SplitRoot = true;
1631     IdxPair Offset = IM.splitRoot(P.offset(0));
1632     P.replaceRoot(&IM.rootBranch(), IM.rootSize, Offset);
1633
1634     // Fall through to insert at the new higher level.
1635     ++Level;
1636   }
1637
1638   // When inserting before end(), make sure we have a valid path.
1639   P.legalizeForInsert(--Level);
1640
1641   // Insert into the branch node at Level-1.
1642   if (P.size(Level) == Branch::Capacity) {
1643     // Branch node is full, handle handle the overflow.
1644     assert(!SplitRoot && "Cannot overflow after splitting the root");
1645     SplitRoot = overflow<Branch>(Level);
1646     Level += SplitRoot;
1647   }
1648   P.node<Branch>(Level).insert(P.offset(Level), P.size(Level), Node, Stop);
1649   P.setSize(Level, P.size(Level) + 1);
1650   if (P.atLastBranch(Level))
1651     setNodeStop(Level, Stop);
1652   P.reset(Level + 1);
1653   return SplitRoot;
1654 }
1655
1656 // insert
1657 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1658 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1659 iterator::insert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1660   if (this->branched())
1661     return treeInsert(a, b, y);
1662   IntervalMap &IM = *this->map;
1663   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1664
1665   // Try simple root leaf insert.
1666   unsigned Size = IM.rootLeaf().insertFrom(P.leafOffset(), IM.rootSize, a, b, y);
1667
1668   // Was the root node insert successful?
1669   if (Size <= RootLeaf::Capacity) {
1670     P.setSize(0, IM.rootSize = Size);
1671     return;
1672   }
1673
1674   // Root leaf node is full, we must branch.
1675   IdxPair Offset = IM.branchRoot(P.leafOffset());
1676   P.replaceRoot(&IM.rootBranch(), IM.rootSize, Offset);
1677
1678   // Now it fits in the new leaf.
1679   treeInsert(a, b, y);
1680 }
1681
1682
1683 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1684 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1685 iterator::treeInsert(KeyT a, KeyT b, ValT y) {
1686   using namespace IntervalMapImpl;
1687   Path &P = this->path;
1688
1689   if (!P.valid())
1690     P.legalizeForInsert(this->map->height);
1691
1692   // Check if this insertion will extend the node to the left.
1693   if (P.leafOffset() == 0 && Traits::startLess(a, P.leaf<Leaf>().start(0))) {
1694     // Node is growing to the left, will it affect a left sibling node?
1695     if (NodeRef Sib = P.getLeftSibling(P.height())) {
1696       Leaf &SibLeaf = Sib.get<Leaf>();
1697       unsigned SibOfs = Sib.size() - 1;
1698       if (SibLeaf.value(SibOfs) == y &&
1699           Traits::adjacent(SibLeaf.stop(SibOfs), a)) {
1700         // This insertion will coalesce with the last entry in SibLeaf. We can
1701         // handle it in two ways:
1702         //  1. Extend SibLeaf.stop to b and be done, or
1703         //  2. Extend a to SibLeaf, erase the SibLeaf entry and continue.
1704         // We prefer 1., but need 2 when coalescing to the right as well.
1705         Leaf &CurLeaf = P.leaf<Leaf>();
1706         P.moveLeft(P.height());
1707         if (Traits::stopLess(b, CurLeaf.start(0)) &&
1708             (y != CurLeaf.value(0) || !Traits::adjacent(b, CurLeaf.start(0)))) {
1709           // Easy, just extend SibLeaf and we're done.
1710           setNodeStop(P.height(), SibLeaf.stop(SibOfs) = b);
1711           return;
1712         } else {
1713           // We have both left and right coalescing. Erase the old SibLeaf entry
1714           // and continue inserting the larger interval.
1715           a = SibLeaf.start(SibOfs);
1716           treeErase(/* UpdateRoot= */false);
1717         }
1718       }
1719     } else {
1720       // No left sibling means we are at begin(). Update cached bound.
1721       this->map->rootBranchStart() = a;
1722     }
1723   }
1724
1725   // When we are inserting at the end of a leaf node, we must update stops.
1726   unsigned Size = P.leafSize();
1727   bool Grow = P.leafOffset() == Size;
1728   Size = P.leaf<Leaf>().insertFrom(P.leafOffset(), Size, a, b, y);
1729
1730   // Leaf insertion unsuccessful? Overflow and try again.
1731   if (Size > Leaf::Capacity) {
1732     overflow<Leaf>(P.height());
1733     Grow = P.leafOffset() == P.leafSize();
1734     Size = P.leaf<Leaf>().insertFrom(P.leafOffset(), P.leafSize(), a, b, y);
1735     assert(Size <= Leaf::Capacity && "overflow() didn't make room");
1736   }
1737
1738   // Inserted, update offset and leaf size.
1739   P.setSize(P.height(), Size);
1740
1741   // Insert was the last node entry, update stops.
1742   if (Grow)
1743     setNodeStop(P.height(), b);
1744 }
1745
1746 /// erase - erase the current interval and move to the next position.
1747 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1748 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1749 iterator::erase() {
1750   IntervalMap &IM = *this->map;
1751   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1752   assert(P.valid() && "Cannot erase end()");
1753   if (this->branched())
1754     return treeErase();
1755   IM.rootLeaf().erase(P.leafOffset(), IM.rootSize);
1756   P.setSize(0, --IM.rootSize);
1757 }
1758
1759 /// treeErase - erase() for a branched tree.
1760 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1761 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1762 iterator::treeErase(bool UpdateRoot) {
1763   IntervalMap &IM = *this->map;
1764   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1765   Leaf &Node = P.leaf<Leaf>();
1766
1767   // Nodes are not allowed to become empty.
1768   if (P.leafSize() == 1) {
1769     IM.deleteNode(&Node);
1770     eraseNode(IM.height);
1771     // Update rootBranchStart if we erased begin().
1772     if (UpdateRoot && IM.branched() && P.valid() && P.atBegin())
1773       IM.rootBranchStart() = P.leaf<Leaf>().start(0);
1774     return;
1775   }
1776
1777   // Erase current entry.
1778   Node.erase(P.leafOffset(), P.leafSize());
1779   unsigned NewSize = P.leafSize() - 1;
1780   P.setSize(IM.height, NewSize);
1781   // When we erase the last entry, update stop and move to a legal position.
1782   if (P.leafOffset() == NewSize) {
1783     setNodeStop(IM.height, Node.stop(NewSize - 1));
1784     P.moveRight(IM.height);
1785   } else if (UpdateRoot && P.atBegin())
1786     IM.rootBranchStart() = P.leaf<Leaf>().start(0);
1787 }
1788
1789 /// eraseNode - Erase the current node at Level from its parent and move path to
1790 /// the first entry of the next sibling node.
1791 /// The node must be deallocated by the caller.
1792 /// @param Level 1..height, the root node cannot be erased.
1793 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1794 void IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1795 iterator::eraseNode(unsigned Level) {
1796   assert(Level && "Cannot erase root node");
1797   IntervalMap &IM = *this->map;
1798   IntervalMapImpl::Path &P = this->path;
1799
1800   if (--Level == 0) {
1801     IM.rootBranch().erase(P.offset(0), IM.rootSize);
1802     P.setSize(0, --IM.rootSize);
1803     // If this cleared the root, switch to height=0.
1804     if (IM.empty()) {
1805       IM.switchRootToLeaf();
1806       this->setRoot(0);
1807       return;
1808     }
1809   } else {
1810     // Remove node ref from branch node at Level.
1811     Branch &Parent = P.node<Branch>(Level);
1812     if (P.size(Level) == 1) {
1813       // Branch node became empty, remove it recursively.
1814       IM.deleteNode(&Parent);
1815       eraseNode(Level);
1816     } else {
1817       // Branch node won't become empty.
1818       Parent.erase(P.offset(Level), P.size(Level));
1819       unsigned NewSize = P.size(Level) - 1;
1820       P.setSize(Level, NewSize);
1821       // If we removed the last branch, update stop and move to a legal pos.
1822       if (P.offset(Level) == NewSize) {
1823         setNodeStop(Level, Parent.stop(NewSize - 1));
1824         P.moveRight(Level);
1825       }
1826     }
1827   }
1828   // Update path cache for the new right sibling position.
1829   if (P.valid()) {
1830     P.reset(Level + 1);
1831     P.offset(Level + 1) = 0;
1832   }
1833 }
1834
1835 /// overflow - Distribute entries of the current node evenly among
1836 /// its siblings and ensure that the current node is not full.
1837 /// This may require allocating a new node.
1838 /// @param NodeT The type of node at Level (Leaf or Branch).
1839 /// @param Level path index of the overflowing node.
1840 /// @return True when the tree height was changed.
1841 template <typename KeyT, typename ValT, unsigned N, typename Traits>
1842 template <typename NodeT>
1843 bool IntervalMap<KeyT, ValT, N, Traits>::
1844 iterator::overflow(unsigned Level) {
1845   using namespace IntervalMapImpl;
1846   Path &P = this->path;
1847   unsigned CurSize[4];
1848   NodeT *Node[4];
1849   unsigned Nodes = 0;
1850   unsigned Elements = 0;
1851   unsigned Offset = P.offset(Level);
1852
1853   // Do we have a left sibling?
1854   NodeRef LeftSib = P.getLeftSibling(Level);
1855   if (LeftSib) {
1856     Offset += Elements = CurSize[Nodes] = LeftSib.size();
1857     Node[Nodes++] = &LeftSib.get<NodeT>();
1858   }
1859
1860   // Current node.
1861   Elements += CurSize[Nodes] = P.size(Level);
1862   Node[Nodes++] = &P.node<NodeT>(Level);
1863
1864   // Do we have a right sibling?
1865   NodeRef RightSib = P.getRightSibling(Level);
1866   if (RightSib) {
1867     Elements += CurSize[Nodes] = RightSib.size();
1868     Node[Nodes++] = &RightSib.get<NodeT>();
1869   }
1870
1871   // Do we need to allocate a new node?
1872   unsigned NewNode = 0;
1873   if (Elements + 1 > Nodes * NodeT::Capacity) {
1874     // Insert NewNode at the penultimate position, or after a single node.
1875     NewNode = Nodes == 1 ? 1 : Nodes - 1;
1876     CurSize[Nodes] = CurSize[NewNode];
1877     Node[Nodes] = Node[NewNode];
1878     CurSize[NewNode] = 0;
1879     Node[NewNode] = this->map->newNode<NodeT>();
1880     ++Nodes;
1881   }
1882
1883   // Compute the new element distribution.
1884   unsigned NewSize[4];
1885   IdxPair NewOffset = distribute(Nodes, Elements, NodeT::Capacity,
1886                                  CurSize, NewSize, Offset, true);
1887   adjustSiblingSizes(Node, Nodes, CurSize, NewSize);
1888
1889   // Move current location to the leftmost node.
1890   if (LeftSib)
1891     P.moveLeft(Level);
1892
1893   // Elements have been rearranged, now update node sizes and stops.
1894   bool SplitRoot = false;
1895   unsigned Pos = 0;
1896   for (;;) {
1897     KeyT Stop = Node[Pos]->stop(NewSize[Pos]-1);
1898     if (NewNode && Pos == NewNode) {
1899       SplitRoot = insertNode(Level, NodeRef(Node[Pos], NewSize[Pos]), Stop);
1900       Level += SplitRoot;
1901     } else {
1902       P.setSize(Level, NewSize[Pos]);
1903       setNodeStop(Level, Stop);
1904     }
1905     if (Pos + 1 == Nodes)
1906       break;
1907     P.moveRight(Level);
1908     ++Pos;
1909   }
1910
1911   // Where was I? Find NewOffset.
1912   while(Pos != NewOffset.first) {
1913     P.moveLeft(Level);
1914     --Pos;
1915   }
1916   P.offset(Level) = NewOffset.second;
1917   return SplitRoot;
1918 }
1919
1920 } // namespace llvm
1921
1922 #endif