sphinx 源码阅读之数据结构与算法-MySQL-Tutorial-php.cn

前言源码在 sphinx 官网上就可以下载到. 起初我下载的是最新版本，结果由于代码大约有 10W 行，我看了快 1W 行后发现这样看也不是个办法。于是我想着生成一个项目关系图来阅读代码，但是我这电脑只有windows, 网上介绍的大多都是 linux 上的，于是我只好取

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前言

源码在 sphinx 官网上就可以下载到.
起初我下载的是最新版本，结果由于代码大约有 10W 行，我看了快 1W 行后发现这样看也不是个办法。
于是我想着生成一个项目关系图来阅读代码，但是我这电脑只有windows, 网上介绍的大多都是 linux 上的，于是我只好取消这个念头。
后来，我想我看sphinx源码主要是先弄明白 sphinx 的工作原理，而工作原理应该一直都是保持不变的，于是我就去下载第一个版本。
第一个版本果然给力，只有 1W 行，于是我就开始高高兴兴的开始从 main 函数开始看源代码了。
看了不就发现 sphinx 用了很多数据结构，而且是自己等装好的，还是先把这些数据结构弄明白了比较好。
于是就有了这篇文章。
为了方便读者阅读，这些数据结构和算法就从简单的慢慢罗列出来。

大家可以看右面的目录，然后去看自己感兴趣的数据结构或算法对应的小节。
如果对那个小节有疑问，可以随时留言。

两个数的最值

sphinx 把最值封装成了一个宏。

#define Min(a,b)            ((a)<(b)?(a):(b))
#define Max(a,b)            ((a)>(b)?(a):(b))

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交换两个数

为了这个通用，使用了基本的模板函数。
而交换则使用第三个缓存变量来实现这个功能。

template<typename T> 
inline void Swap(T & v1, T & v2) {
    T temp = v1;
    v1 = v2;
    v2 = temp;
}

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向量vector

这个 vector 实现的功能很简单，基本的 insert，remove，get, set 等操作。
只是附加了一个排序功能。
具体实现方式这里就不多说了，这些都是一个类基本的操作，都很容易实现(需要谁需要这个vector的实现讲解，可以留言)。

template<typename T, int INITIAL_LIMIT = 1024> 
class CSphVector {
    public:
        CSphVector(); //初始化向量
        ~CSphVector(); //回收向量
        T & Add(); //增加一个元素，返回这个元素的引用
        void Add(const T & tValue);//增加一个元素
        T & Last();//得到最后一个元素
        void Remove(int iIndex);//删除指定位置的元素
        void Grow(int iNewLimit);//扩大缓存的大小，两倍两倍的增长
        void Resize(int iNewLength);// 原先设置数组的大小
        void Reset();// 重置数组
        int GetLength();//得到数组的长度
        void Sort(int iStart = 0, int iEnd = -1);// 正常排序
        void RSort(int iStart = 0, int iEnd = -1);// 逆序
        const T & operator [](int iIndex) const;// 读指定位置的值
        T & operator [](int iIndex);// 设置指定位置的值
    private:
        int m_iLength;//数组大小
        int m_iLimit;//数组缓存大小
        T * m_pData;//数组
};

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string 类实现

这次 sphinx 自己实现的 string 类的功能就比较多了。
这里我罗列出一些比较简单的功能。

struct CSphString{
    CSphString (); //构造
    CSphString ( const char * sString );
    CSphString ( const CSphString & rhs ); 
    CSphString ( const char * sValue, int iLen );
    ~CSphString (); //析构
    const char * cstr () const; //得到字符串
    const char * scstr() const;//得到字符串，默认未空串
    inline bool operator == ( const char * t ) const; //判断两个串是否相等
    inline bool operator == ( const CSphString & t ) const;
    inline bool operator != ( const CSphString & t ) const;
    bool operator != ( const char * t ) const;
    const CSphString & operator = ( const CSphString & rhs );
    CSphString SubString ( int iStart, int iCount ) const;
    bool IsEmpty () const;
    CSphString & ToLower ();
    CSphString & ToUpper ();
    int Length () const;
    bool operator < ( const CSphString & b );
};

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IsAlpha

判断一个字符是不是自己想要的字符。

inline int sphIsAlpha ( int c ){
    return ( c>='0' && c<='9' ) || ( c>='a' && c<='z' ) || ( c>='A' && c<='Z' ) || c=='-' || c=='_';
}

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IsSpace

判断一个字符是不是空白

inline bool sphIsSpace ( int iCode ){
    return iCode==' ' || iCode=='\t' || iCode=='\n' || iCode=='\r';
}

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字符串trim

字符串 trim 这个功能很常用，取出前边和后边的空白。

static char * ltrim ( char * sLine ){
    while ( *sLine && isspace(*sLine) )
        sLine++;
    return sLine;
}
static char * rtrim ( char * sLine ){
    char * p = sLine + strlen(sLine) - 1;
    while ( p>=sLine && isspace(*p) )
        p--;
    p[1] = '\0';
    return sLine;
}
static char * trim ( char * sLine ){
    return ltrim ( rtrim ( sLine ) );
}

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切割字符串

切割字符串也是很常用的函数。
一般需要指定分隔符，默认分隔符是空白。
具体的实现代码这里就不展示了。

void sphSplit ( CSphVector<CSphString> & dOut, const char * sIn, const char * sBounds ){
    if ( !sIn )return;
    const char * p = (char*)sIn;
    while ( *p ){
        // skip until the first non-boundary character
        const char * sNext = p;
        while ( *p && !strchr ( sBounds, *p ) )p++;
        // add the token, skip the char
        dOut.Add().SetBinary ( sNext, p-sNext );
        p++;
    }
}

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正则匹配

正则表达式大家都用过吧，这次 sphinx 实现了一个简单的正则表达式检验函数。
主要用于检验一个字符串是否符合指定的格式。

bool sphWildcardMatch ( const char * sString, const char * sPattern ){
    if ( !sString || !sPattern )return false;
    const char * s = sString;
    const char * p = sPattern;
    while ( *s ){
        switch ( *p ){
        case '\\':
            // escaped char, strict match the next one literally
            p++;
            if ( *s++!=*p++ )return false;
            break;
        case '?':
            // match any character
            s++;
            p++;
            break;
        case '%':
            // gotta match either 0 or 1 characters
            // well, lets look ahead and see what we need to match next
            p++;
            // just a shortcut, %* can be folded to just *
            if ( *p=='*' )break;
            // plain char after a hash? check the non-ambiguous cases
            if ( !sphIsWild(*p) ){
                if ( s[0]!=*p ){
                    // hash does not match 0 chars
                    // check if we can match 1 char, or it's a no-match
                    if ( s[1]!=*p )return false;
                    s++;
                    break;
                } else{
                    // hash matches 0 chars
                    // check if we could ambiguously match 1 char too, though
                    if ( s[1]!=*p )break;
                    // well, fall through to "scan both options" route
                }
            }
            // could not decide yet
            // so just recurse both options
            if ( sphWildcardMatch ( s, p ) )return true;
            if ( sphWildcardMatch ( s+1, p ) )return true;
            return false;
        case '*':
            // skip all the extra stars and question marks
            for ( p++; *p=='*' || *p=='?'; p++ )
                if ( *p=='?' ){
                    s++;
                    if ( !*s )return p[1]=='\0';
                }
                // short-circuit trailing star
                if ( !*p )return true;
                // so our wildcard expects a real character
                // scan forward for its occurrences and recurse
                for ( ;; ){
                    if ( !*s )return false;
                    if ( *s==*p && sphWildcardMatch ( s+1, p+1 ) )return true;
                    s++;
                }
                break;
        default:
            // default case, strict match
            if ( *s++!=*p++ )return false;
            break;
        }
    }
    // string done
    // pattern should be either done too, or a trailing star, or a trailing hash
    return p[0]=='\0'|| ( p[0]=='*' && p[1]=='\0' )|| ( p[0]=='%' && p[1]=='\0' );
}

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日志系统

做项目的时候经常会遇到一些打日志的库，其实这个功能很简单。
基本原理都是使用和 printf 类似的方法: 变参。

static void StdoutLogger ( ESphLogLevel eLevel, const char * sFmt, va_list ap ){
    switch ( eLevel ){
        case SPH_LOG_FATAL: fprintf ( stdout, "FATAL: " ); break;
        case SPH_LOG_WARNING: fprintf ( stdout, "WARNING: " ); break;
        case SPH_LOG_INFO: fprintf ( stdout, "WARNING: " ); break;
        case SPH_LOG_DEBUG:  fprintf ( stdout, "DEBUG: " ); break;
    }
    vfprintf ( stdout, sFmt, ap );
    fprintf ( stdout, "\n" );
}
static SphLogger_fn g_pLogger = &StdoutLogger;
inline void Log ( ESphLogLevel eLevel, const char * sFmt, va_list ap ){
    if ( !g_pLogger ) return;
    ( *g_pLogger ) ( eLevel, sFmt, ap );
}
void sphWarning ( const char * sFmt, ... ){
    va_list ap;
    va_start ( ap, sFmt );
    Log ( SPH_LOG_WARNING, sFmt, ap );
    va_end ( ap );
}
void sphInfo ( const char * sFmt, ... );
void sphLogFatal ( const char * sFmt, ... );
void sphLogDebug ( const char * sFmt, ... );

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变参的实现

上面的日志系统，最后还是调用了 vfprintf 函数，没有让我们看到变参到底怎么实现的。
但是 sphinx 自己实现了一个 sphVSprintf 函数，和 vfprintf 类似，我不明白那个日志系统为什么不用自己的这个输出函数。
由于是对字符串分析，可以理解为一个简单的自动机。
遇到什么字符，期望下个字符是什么。
这里就不多说这个自动机了。

static int sphVSprintf ( char * pOutput, const char * sFmt, va_list ap ){
    enum eStates { SNORMAL, SPERCENT, SHAVEFILL, SINWIDTH, SINPREC };
    eStates state = SNORMAL;
    int iPrec = 0;
    int iWidth = 0;
    char cFill = ' ';
    const char * pBegin = pOutput;
    bool bHeadingSpace = true;
    char c;
    while ( ( c = *sFmt++ )!=0 ){
        // handle percent
        if ( c=='%' ){
            if ( state==SNORMAL ){
                state = SPERCENT;
                iPrec = 0;
                iWidth = 0;
                cFill = ' ';
            } else{
                state = SNORMAL;
                *pOutput++ = c;
            }
            continue;
        }
        // handle regular chars
        if ( state==SNORMAL ){
            *pOutput++ = c;
            continue;
        }
        // handle modifiers
        switch ( c ){
            case '0':
                if ( state==SPERCENT ){
                    cFill = '0';
                    state = SHAVEFILL;
                    break;
                }
            case '1': case '2': case '3':
            case '4': case '5': case '6':
            case '7': case '8': case '9':
                if ( state==SPERCENT || state==SHAVEFILL )
                {
                    state = SINWIDTH;
                    iWidth = c - '0';
                } else if ( state==SINWIDTH )
                    iWidth = iWidth * 10 + c - '0';
                else if ( state==SINPREC )
                    iPrec = iPrec * 10 + c - '0';
                break;
            case '-':
                if ( state==SPERCENT )
                    bHeadingSpace = false;
                else
                    state = SNORMAL; // FIXME? means that bad/unhandled syntax with dash will be just ignored
                break;
            case '.':
                state = SINPREC;
                iPrec = 0;
                break;
            case 's': // string
                {
                    const char * pValue = va_arg ( ap, const char * );
                    if ( !pValue )
                        pValue = "(null)";
                    int iValue = strlen ( pValue );
                    if ( iWidth && bHeadingSpace )
                        while ( iValue < iWidth-- )
                            *pOutput++ = ' ';
                    if ( iPrec && iPrec < iValue )
                        while ( iPrec-- )
                            *pOutput++ = *pValue++;
                    else
                        while ( *pValue )
                            *pOutput++ = *pValue++;
                    if ( iWidth && !bHeadingSpace )
                        while ( iValue < iWidth-- )
                            *pOutput++ = ' ';
                    state = SNORMAL;
                    break;
                }
            case 'p': // pointer
                {
                    void * pValue = va_arg ( ap, void * );
                    uint64_t uValue = uint64_t ( pValue );
                    UItoA ( &pOutput, uValue, 16, iWidth, iPrec, cFill );
                    state = SNORMAL;
                    break;
                }
            case 'x': // hex integer
            case 'd': // decimal integer
                {
                    DWORD uValue = va_arg ( ap, DWORD );
                    UItoA ( &pOutput, uValue, ( c=='x' ) ? 16 : 10, iWidth, iPrec, cFill );
                    state = SNORMAL;
                    break;
                }
            case 'l': // decimal int64
                {
                    int64_t iValue = va_arg ( ap, int64_t );
                    UItoA ( &pOutput, iValue, 10, iWidth, iPrec, cFill );
                    state = SNORMAL;
                    break;
                }
            default:
                state = SNORMAL;
                *pOutput++ = c;
        }
    }
    // final zero to EOL
    *pOutput++ = '\n';
    return pOutput - pBegin;
}

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二进制1的个数

之前我曾写过一篇文章详解二进制数中1的个数,大家可以看看。

inline int sphBitCount ( DWORD n ){
    register DWORD tmp;
    tmp = n - ((n >> 1) & 033333333333) - ((n >> 2) & 011111111111);
    return ( (tmp + (tmp >> 3) ) & 030707070707) % 63;
}

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整数二进制的位数

/// how much bits do we need for given int
inline int sphLog2 ( uint64_t uValue )
{
#if USE_WINDOWS
    DWORD uRes;
    if ( BitScanReverse ( &uRes, (DWORD)( uValue>>32 ) ) )
        return 33+uRes;
    BitScanReverse ( &uRes, DWORD(uValue) );
    return 1+uRes;
#elif __GNUC__ || __clang__
    if ( !uValue )
        return 0;
    return 64 - __builtin_clzl(uValue);
#else
    int iBits = 0;
    while ( uValue )
    {
        uValue >>= 1;
        iBits++;
    }
    return iBits;
#endif
}

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模板堆排序

这个堆排序写的太奇葩了，哎，不能说什么了。

/// generic accessor
template < typename T > struct SphAccessor_T{
    T & Key ( T * a ) const; //得到指针的值
    void CopyKey ( T * pMed, T * pVal ) const;
    void Swap ( T * a, T * b ) const;
    T * Add ( T * p, int i ) const;//第i个位置的指针
    int Sub ( T * b, T * a ) const;//指针偏移量
};
/// heap sort helper
// 自底向上进行堆排序
//pData 带排序数组
//iStart 开始位置
//iEnd 结束位置
//COMP 比较函数
//ACC 访问指针的类
template < typename T, typename U, typename V >
void sphSiftDown ( T * pData, int iStart, int iEnd, U COMP, V ACC ){
    for ( ;; ){
        int iChild = iStart*2+1;
        if ( iChild>iEnd )return;
        int iChild1 = iChild+1;
        if ( iChild1<=iEnd && COMP.IsLess ( ACC.Key ( ACC.Add ( pData, iChild ) ), ACC.Key ( ACC.Add ( pData, iChild1 ) ) ) )
            iChild = iChild1;
        if ( COMP.IsLess ( ACC.Key ( ACC.Add ( pData, iChild ) ), ACC.Key ( ACC.Add ( pData, iStart ) ) ) )
            return;
        ACC.Swap ( ACC.Add ( pData, iChild ), ACC.Add ( pData, iStart ) );
        iStart = iChild;
    }
}
/// heap sort
//奇葩的是先求出最大堆，然后反转，还边反转边维护堆。  
//最终是个最小堆。  
template < typename T, typename U, typename V >
void sphHeapSort ( T * pData, int iCount, U COMP, V ACC ){
    if ( !pData || iCount<=1 )
        return;
    // build a max-heap, so that the largest element is root
    for ( int iStart=( iCount-2 )>>1; iStart>=0; iStart-- )
        sphSiftDown ( pData, iStart, iCount-1, COMP, ACC );
    // now keep popping root into the end of array
    for ( int iEnd=iCount-1; iEnd>0; ){
        ACC.Swap ( pData, ACC.Add ( pData, iEnd ) );
        sphSiftDown ( pData, 0, --iEnd, COMP, ACC );
    }
}

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快速排序

sphinx 的快速排序也很奇葩。
一般的快速排序是递归，sphinx使用栈模拟递归。
这样栈的大小大概就是 log(n) 了。
而且栈为空的时候共有 log(n) 次。
当数据特殊的时候，快排会退化为 n^2 的复杂度，这个时候，栈为空的几率变大了。
于是 sphinx 加了个修复，当栈为空的次数大于 2.5 * log(n)，就是用上面那个奇葩的堆排序。
不过这个优化作用不大。

另外这个快排加了一个小优化：当需要排序的数量小于32时，使用插入排序。

template < typename T, typename U, typename V >
void sphSort ( T * pData, int iCount, U COMP, V ACC ){
    if ( iCount<2 )return;
    typedef T * P;
    // st0 and st1 are stacks with left and right bounds of array-part.
    // They allow us to avoid recursion in quicksort implementation.
    P st0[32], st1[32], a, b, i, j;
    typename V::MEDIAN_TYPE x;
    int k;
    const int SMALL_THRESH = 32;
    int iDepthLimit = sphLog2 ( iCount );
    iDepthLimit = ( ( iDepthLimit<<2 ) + iDepthLimit ) >> 1; // x2.5
    k = 1;
    st0[0] = pData;
    st1[0] = ACC.Add ( pData, iCount-1 );
    while ( k ){
        k--;
        i = a = st0[k];
        j = b = st1[k];
        // if quicksort fails on this data; switch to heapsort
        if ( !k ){
            if ( !--iDepthLimit ){
                sphHeapSort ( a, ACC.Sub ( b, a )+1, COMP, ACC );
                return;
            }
        }
        // for tiny arrays, switch to insertion sort
        int iLen = ACC.Sub ( b, a );
        if ( iLen<=SMALL_THRESH ){
            for ( i=ACC.Add ( a, 1 ); i<=b; i=ACC.Add ( i, 1 ) ){
                for ( j=i; j>a; ){
                    P j1 = ACC.Add ( j, -1 );
                    if ( COMP.IsLess ( ACC.Key(j1), ACC.Key(j) ) )
                        break;
                    ACC.Swap ( j, j1 );
                    j = j1;
                }
            }
            continue;
        }
        // ATTENTION! This copy can lead to memleaks if your CopyKey
        // copies something which is not freed by objects destructor.
        ACC.CopyKey ( &x, ACC.Add ( a, iLen/2 ) );
        while ( a<b ){
            while ( i<=j ){
                while ( COMP.IsLess ( ACC.Key(i), x ) )
                    i = ACC.Add ( i, 1 );
                while ( COMP.IsLess ( x, ACC.Key(j) ) )
                    j = ACC.Add ( j, -1 );
                if ( i<=j ){
                    ACC.Swap ( i, j );
                    i = ACC.Add ( i, 1 );
                    j = ACC.Add ( j, -1 );
                }
            }
            // Not so obvious optimization. We put smaller array-parts
            // to the top of stack. That reduces peak stack size.
            if ( ACC.Sub ( j, a )>=ACC.Sub ( b, i ) ){
                if ( a<j ) { st0[k] = a; st1[k] = j; k++; }
                a = i;
            } else{
                if ( i<b ) { st0[k] = i; st1[k] = b; k++; }
                b = j;
            }
        }
    }
}

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二分查找

sphinx 的这个二分查找没有问题，但是和我们平常的二分查找还是有点不同的。
它的左右边界都是开放的，即(a,b).

/// generic binary search
template < typename T, typename U, typename PRED >
T * sphBinarySearch ( T * pStart, T * pEnd, const PRED & tPred, U tRef ){
    if ( tPred(*pStart)==tRef )return pStart;
    if ( tPred(*pEnd)==tRef )return pEnd;
    while ( pEnd-pStart>1 ){
        if ( tRef<tPred(*pStart) || tPred(*pEnd)<tRef )break;
        T * pMid = pStart + (pEnd-pStart)/2;
        if ( tRef==tPred(*pMid) )return pMid;
        if ( tRef<tPred(*pMid) )pEnd = pMid;
        else pStart = pMid;
    }
    return NULL;
}

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数组去重

要想去重，首先需要排序，所以这里假设容器是已经排完序的了。
然后假设 iDst 的上一个就是目前比较的值。
如果和上一个相等，则iSrc后移。
如果和上一个不相等，则找到一个新的值，将iDst位置置为新值，个数加1即可。

/// generic uniq
template < typename T, typename T_COUNTER >
T_COUNTER sphUniq ( T * pData, T_COUNTER iCount ){
    if ( !iCount )return 0;
    T_COUNTER iSrc = 1, iDst = 1;
    while ( iSrc<iCount ){
        if ( pData[iDst-1]==pData[iSrc] )iSrc++;
        else pData[iDst++] = pData[iSrc++];
    }
    return iDst;
}

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本文出自：http://tiankonguse.github.io, 原文地址：http://github.tiankonguse.com//blog/2014/11/24/sphinx-struct-alg/, 感谢原作者分享。