hsearch(3)

BEZEICHNUNG
hcreate, hdestroy, hsearch, hcreate_r, hdestroy_r, hsearch_r - Verwaltung von Hash-Tabellen

BIBLIOTHEK
Standard-C-Bibliothek (libc, -lc)

ÜBERSICHT
#include <search.h>

int hcreate(size_t nel);
void hdestroy(void);

ENTRY *hsearch(ENTRY eintrag, ACTION aktion);

#define _GNU_SOURCE         /* siehe feature_test_macros(7) */
#include <search.h>

int hcreate_r(size_t nel, struct hsearch_data *htab);
void hdestroy_r(struct hsearch_data *htab);

int hsearch_r(ENTRY eintrag, ACTION aktion, ENTRY **rückwert,
              struct hsearch_data *htab);

BESCHREIBUNG
Die drei Funktionen hcreate(), hsearch() und hdestroy() ermöglichen dem Aufrufer die Erstellung und Verwaltung einer Hash-Suchtabelle. Deren Einträge sind Paare aus einem Schlüssel (eine Zeichenkette) und zugeordneten Daten. Mit diesen Funktionen kann immer nur eine Hash-Tabelle genutzt werden.

Die drei Funktionen hcreate_r(), hsearch_r(), hdestroy_r() sind ablaufinvariante Funktionen, die überdies Programmen ermöglichen, mit mehreren Hash-Tabellen gleichzeitig zu arbeiten. Das letzte Argument, htab, zeigt auf eine Struktur mit der Beschreibung der Hash-Tabelle, die die Funktion verwenden soll. Der Programmierer sollte diese Struktur als »undurchsichtig« behandeln (d.h. er sollte nicht versuchen, direkt auf Felder der Struktur zuzugreifen oder zu verändern).

Zuerst muss mittels hcreate() eine Hash-Tabelle erzeugt werden. Das Argument nel gibt die Maximalzahl der Einträge in der Tabelle an. (Dieses Maximum kann in der Folge nicht geändert werden, wählen Sie es also mit Bedacht.) Es ist möglich, dass die Implementierung diesen Wert nach oben anpasst, um die Leistungsfähigkeit der resultierenden Hash-Tabelle zu verbessern.

Die Funktion hcreate_r() erledigt die gleiche Aufgabe wie hcreate(), tut das aber für die Tabelle, die durch die Struktur *htab beschrieben wird. Vor dem ersten Aufruf von hcreate_r() muss die Struktur htab mit Nullen initialisiert werden.

Die Funktion hdestroy() gibt den Speicher frei, den die von hcreate() erzeugte Hash-Tabelle beansprucht. Nach dem Aufruf von hdestroy() kann mittels hcreate() eine neue Hash-Tabelle erzeugt werden. Die Funktion hdestroy_r() erledigt die analoge Aufgabe für die durch *htab beschriebene Hash-Tabelle, die zuvor mittels hcreate_r() erzeugt wurde.

Die Funktion hsearch() durchsucht die Hash-Tabelle nach einem Eintrag mit dem gleichen Schlüssel wie eintrag (wobei »der gleiche« mittels strcmp(3) bestimmt wird) und gibt bei Erfolg einen Zeiger auf diesen Eintrag zurück.

Das Argument eintrag ist vom Typ ENTRY, der in <search.h> wie folgt definiert wird:

    typedef struct entry {
        char *key;
        void *data;
    } ENTRY;

Das Feld key zeigt auf eine null-terminierte Zeichenkette, die als Suchschlüssel dient. Das Feld data zeigt auf dem Schlüssel zugeordnete Daten.

Das Argument aktion bestimmt, was hsearch() nach einer erfolglosen Suche unternimmt. Dieses Argument muss einen von zwei Werten annehmen: für den Wert ENTER soll eine Kopie von eintrag in die Tabelle eingefügt werden (und ein Zeiger auf den neuen Eintrag in der Hash-Tabelle als Ergebnis der Funktion zurückgegeben werden); FIND bedeutet, dass NULL zurückgegeben werden sollte. (Falls aktion gleich FIND ist, wird data ignoriert.)

Die Funktion hsearch_r() arbeitet wie hsearch(), aber mit der durch *htab beschriebenen Hash-Tabelle. Der Unterschied zwischen hsearch_r() und hsearch() ist, das der Zeiger auf den gefundenen Eintrag in *rückwert zurückgegeben wird und nicht als Funktionsergebnis.

RÜCKGABEWERT
hcreate() und hcreate_r() geben bei Erfolg einen Wert ungleich null zurück; im Fehlerfall 0, wobei errno gesetzt wird, um den Fehler anzuzeigen.

Bei Erfolg gibt hsearch() einen Zeiger auf einen Eintrag in der Hash-Tabelle zurück. Bei einem Fehler gibt hsearch() NULL zurück. Fehler treten auf, wenn die gewünschte aktion ENTER und die Hash-Tabelle voll ist oder wenn die aktion FIND ist und eintrag nicht in der Hash-Tabelle gefunden werden kann. Im Fehlerfall setzen diese zwei Funktionen errno, um den Fehler anzuzeigen.

FEHLER
hcreate_r() und hdestroy_r() können aus den folgenden Gründen fehlschlagen:

EINVAL
    htab ist NULL.

hsearch() und hsearch_r() können aus den folgenden Gründen fehlschlagen:

ENOMEM
    Die aktion war ENTER, key wurde nicht in der Tabelle gefunden und es war nicht ausreichend Platz für einen neuen Eintrag vorhanden.

ESRCH
    Die aktion war FIND und key wurde nicht in der Tabelle gefunden.

POSIX.1 beschreibt nur den Fehler ENOMEM.

ATTRIBUTE
Siehe attributes(7) für eine Erläuterung der in diesem Abschnitt verwandten Ausdrücke.
Schnittstelle | Attribut | Wert
hcreate(), hsearch(), hdestroy() | Multithread-Fähigkeit | MT-Unsicher race:hsearch
hcreate_r(), hsearch_r(), hdestroy_r() | Multithread-Fähigkeit | MT-Sicher race:htab

STANDARDS

hcreate()
hsearch()
hdestroy()
    POSIX.1-2008.

hcreate_r()
hsearch_r()
hdestroy_r()
    GNU.

GESCHICHTE

hcreate()
hsearch()
hdestroy()
    SVr4, POSIX.1-2001.

hcreate_r()
hsearch_r()
hdestroy_r()
    GNU.

ANMERKUNGEN
Implementierungen von Hash-Tabellen sind in der Regel effizienter, wenn die Tabelle ausreichend freien Raum bereitstellt, um Kollisionen zu reduzieren. Typischerweise bedeutet das, dass nel mindestens 25% größer als sein sollte als die maximale Anzahl von Elementen, die der Aufrufende in der Tabelle zu speichern erwartet.

Die Funktionen hdestroy() und hdestroy_r() geben die Puffer nicht frei, auf die die Elemente key und data der Einträge in der Hash-Tabelle weisen. (Das können sie nicht tun, weil sie nicht wissen, ob diese Puffer dynamisch zugewiesen wurden.) Falls diese Puffer freigegeben werden müssen (vielleicht, weil das Programm wiederholt Hash-Tabellen erzeugt und wieder freigibt, anstatt eine einzelne Tabelle über die Programmlaufzeit hinweg zu pflegen), dann muss das Programm Datenstrukturen zur Speicherverwaltung pflegen, um die Elemente der Tabelleneinträge freigeben zu können.

FEHLER
SVr4 und POSIX.1-2001 geben an, dass aktion nur für erfolglose Suchen von Bedeutung ist, so dass ein ENTER nichts für eine erfolgreiche Suche tun sollte. In Libc und Glibc (vor Version 2.3) verstößt die Implementierung gegen die Spezifikation und aktualisiert in diesem Fall data für den gegebenen key.

Einzelne Einträge können der Hash-Tabelle hinzugefügt, jedoch nicht gelöscht werden.

BEISPIELE
Das folgende Programm fügt 24 Einträge in eine Hashtabelle ein und zeigt dann einige davon an.

    #include <search.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>

    static char *data[] = { "alpha", "bravo", "charlie", "delta",
         "echo", "foxtrot", "golf", "hotel", "india", "juliet",
         "kilo", "lima", "mike", "november", "oscar", "papa",
         "quebec", "romeo", "sierra", "tango", "uniform",
         "victor", "whisky", "x-ray", "yankee", "zulu"
    };

    int
    main(void)
    {
        ENTRY e;
        ENTRY *ep;

        hcreate(30);

        for (size_t i = 0; i < 24; i++) {
            e.key = data[i];
            /* Datum ist nur eine Ganzzahl, anstatt eines
               Zeigers auf irgendwas */
            e.data = (void *) i;
            ep = hsearch(e, ENTER);
            /* Es sollten keine Fehler auftreten */
            if (ep == NULL) {
                fprintf(stderr, "entry failed\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
        }

        for (size_t i = 22; i < 26; i++) {
            /* Zwei Einträge aus der Tabelle ausgeben und zeigen,
               dass zwei nicht in der Tabelle sind */
            e.key = data[i];
            ep = hsearch(e, FIND);
            printf("%9.9s -> %9.9s:%d\n", e.key,
                   ep ? ep->key : "NULL", ep ? (int) ep->data  : 0);
        }
        hdestroy();
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }

SIEHE AUCH
bsearch(3), lsearch(3), malloc(3), tsearch(3)

ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Martin Eberhard Schauer <Martin.E.Schauer@gmx.de> und Mario Blättermann <mario.blaettermann@gmail.com> erstellt.

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