stdlib: Reinstate stable mergesort implementation on qsort
[glibc.git] / manual / search.texi
blobffaadc46f51b18f98fdb88ed279f3d04f69c54d1
1 @node Searching and Sorting, Pattern Matching, Message Translation, Top
2 @c %MENU% General searching and sorting functions
3 @chapter Searching and Sorting
5 This chapter describes functions for searching and sorting arrays of
6 arbitrary objects.  You pass the appropriate comparison function to be
7 applied as an argument, along with the size of the objects in the array
8 and the total number of elements.
10 @menu
11 * Comparison Functions::        Defining how to compare two objects.
12                                  Since the sort and search facilities
13                                  are general, you have to specify the
14                                  ordering.
15 * Array Search Function::       The @code{bsearch} function.
16 * Array Sort Function::         The @code{qsort} function.
17 * Search/Sort Example::         An example program.
18 * Hash Search Function::        The @code{hsearch} function.
19 * Tree Search Function::        The @code{tsearch} function.
20 @end menu
22 @node Comparison Functions
23 @section Defining the Comparison Function
24 @cindex Comparison Function
26 In order to use the sorted array library functions, you have to describe
27 how to compare the elements of the array.
29 To do this, you supply a comparison function to compare two elements of
30 the array.  The library will call this function, passing as arguments
31 pointers to two array elements to be compared.  Your comparison function
32 should return a value the way @code{strcmp} (@pxref{String/Array
33 Comparison}) does: negative if the first argument is ``less'' than the
34 second, zero if they are ``equal'', and positive if the first argument
35 is ``greater''.
37 Here is an example of a comparison function which works with an array of
38 numbers of type @code{double}:
40 @smallexample
41 int
42 compare_doubles (const void *a, const void *b)
44   const double *da = (const double *) a;
45   const double *db = (const double *) b;
47   return (*da > *db) - (*da < *db);
49 @end smallexample
51 The header file @file{stdlib.h} defines a name for the data type of
52 comparison functions.  This type is a GNU extension.
54 @comment stdlib.h
55 @comment GNU
56 @tindex comparison_fn_t
57 @smallexample
58 int comparison_fn_t (const void *, const void *);
59 @end smallexample
61 @node Array Search Function
62 @section Array Search Function
63 @cindex search function (for arrays)
64 @cindex binary search function (for arrays)
65 @cindex array search function
67 Generally searching for a specific element in an array means that
68 potentially all elements must be checked.  @Theglibc{} contains
69 functions to perform linear search.  The prototypes for the following
70 two functions can be found in @file{search.h}.
72 @deftypefun {void *} lfind (const void *@var{key}, const void *@var{base}, size_t *@var{nmemb}, size_t @var{size}, comparison_fn_t @var{compar})
73 @standards{SVID, search.h}
74 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
75 The @code{lfind} function searches in the array with @code{*@var{nmemb}}
76 elements of @var{size} bytes pointed to by @var{base} for an element
77 which matches the one pointed to by @var{key}.  The function pointed to
78 by @var{compar} is used to decide whether two elements match.
80 The return value is a pointer to the matching element in the array
81 starting at @var{base} if it is found.  If no matching element is
82 available @code{NULL} is returned.
84 The mean runtime of this function is @code{*@var{nmemb}}/2.  This
85 function should only be used if elements often get added to or deleted from
86 the array in which case it might not be useful to sort the array before
87 searching.
88 @end deftypefun
90 @deftypefun {void *} lsearch (const void *@var{key}, void *@var{base}, size_t *@var{nmemb}, size_t @var{size}, comparison_fn_t @var{compar})
91 @standards{SVID, search.h}
92 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
93 @c A signal handler that interrupted an insertion and performed an
94 @c insertion itself would leave the array in a corrupt state (e.g. one
95 @c new element initialized twice, with parts of both initializations
96 @c prevailing, and another uninitialized element), but this is just a
97 @c special case of races on user-controlled objects, that have to be
98 @c avoided by users.
100 @c In case of cancellation, we know the array won't be left in a corrupt
101 @c state; the new element is initialized before the element count is
102 @c incremented, and the compiler can't reorder these operations because
103 @c it can't know that they don't alias.  So, we'll either cancel after
104 @c the increment and the initialization are both complete, or the
105 @c increment won't have taken place, and so how far the initialization
106 @c got doesn't matter.
107 The @code{lsearch} function is similar to the @code{lfind} function.  It
108 searches the given array for an element and returns it if found.  The
109 difference is that if no matching element is found the @code{lsearch}
110 function adds the object pointed to by @var{key} (with a size of
111 @var{size} bytes) at the end of the array and it increments the value of
112 @code{*@var{nmemb}} to reflect this addition.
114 This means for the caller that if it is not sure that the array contains
115 the element one is searching for the memory allocated for the array
116 starting at @var{base} must have room for at least @var{size} more
117 bytes.  If one is sure the element is in the array it is better to use
118 @code{lfind} so having more room in the array is always necessary when
119 calling @code{lsearch}.
120 @end deftypefun
122 To search a sorted array for an element matching the key, use the
123 @code{bsearch} function.  The prototype for this function is in
124 the header file @file{stdlib.h}.
125 @pindex stdlib.h
127 @deftypefun {void *} bsearch (const void *@var{key}, const void *@var{array}, size_t @var{count}, size_t @var{size}, comparison_fn_t @var{compare})
128 @standards{ISO, stdlib.h}
129 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
130 The @code{bsearch} function searches the sorted array @var{array} for an object
131 that is equivalent to @var{key}.  The array contains @var{count} elements,
132 each of which is of size @var{size} bytes.
134 The @var{compare} function is used to perform the comparison.  This
135 function is called with two pointer arguments and should return an
136 integer less than, equal to, or greater than zero corresponding to
137 whether its first argument is considered less than, equal to, or greater
138 than its second argument.  The elements of the @var{array} must already
139 be sorted in ascending order according to this comparison function.
141 The return value is a pointer to the matching array element, or a null
142 pointer if no match is found.  If the array contains more than one element
143 that matches, the one that is returned is unspecified.
145 This function derives its name from the fact that it is implemented
146 using the binary search algorithm.
147 @end deftypefun
149 @node Array Sort Function
150 @section Array Sort Function
151 @cindex sort function (for arrays)
152 @cindex quick sort function (for arrays)
153 @cindex array sort function
155 To sort an array using an arbitrary comparison function, use the
156 @code{qsort} function.  The prototype for this function is in
157 @file{stdlib.h}.
158 @pindex stdlib.h
160 @deftypefun void qsort (void *@var{array}, size_t @var{count}, size_t @var{size}, comparison_fn_t @var{compare})
161 @standards{ISO, stdlib.h}
162 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{}}}
163 The @code{qsort} function sorts the array @var{array}.  The array
164 contains @var{count} elements, each of which is of size @var{size}.
166 The @var{compare} function is used to perform the comparison on the
167 array elements.  This function is called with two pointer arguments and
168 should return an integer less than, equal to, or greater than zero
169 corresponding to whether its first argument is considered less than,
170 equal to, or greater than its second argument.
172 @cindex stable sorting
173 @strong{Warning:} If two objects compare as equal, their order after
174 sorting is unpredictable.  That is to say, the sorting is not stable.
175 This can make a difference when the comparison considers only part of
176 the elements.  Two elements with the same sort key may differ in other
177 respects.
179 Although the object addresses passed to the comparison function lie
180 within the array, they need not correspond with the original locations
181 of those objects because the sorting algorithm may swap around objects
182 in the array before making some comparisons.  The only way to perform
183 a stable sort with @code{qsort} is to first augment the objects with a
184 monotonic counter of some kind.
186 Here is a simple example of sorting an array of doubles in numerical
187 order, using the comparison function defined above (@pxref{Comparison
188 Functions}):
190 @smallexample
192   double *array;
193   int size;
194   @dots{}
195   qsort (array, size, sizeof (double), compare_doubles);
197 @end smallexample
199 The @code{qsort} function derives its name from the fact that it was
200 originally implemented using the ``quick sort'' algorithm.
202 The implementation of @code{qsort} attempts to allocate auxiliary storage
203 and use the merge sort algorithm, without violating C standard requirement
204 that arguments passed to the comparison function point within the array.
205 @end deftypefun
207 @node Search/Sort Example
208 @section Searching and Sorting Example
210 Here is an example showing the use of @code{qsort} and @code{bsearch}
211 with an array of structures.  The objects in the array are sorted
212 by comparing their @code{name} fields with the @code{strcmp} function.
213 Then, we can look up individual objects based on their names.
215 @comment This example is dedicated to the memory of Jim Henson.  RIP.
216 @smallexample
217 @include search.c.texi
218 @end smallexample
220 @cindex Kermit the frog
221 The output from this program looks like:
223 @smallexample
224 Kermit, the frog
225 Piggy, the pig
226 Gonzo, the whatever
227 Fozzie, the bear
228 Sam, the eagle
229 Robin, the frog
230 Animal, the animal
231 Camilla, the chicken
232 Sweetums, the monster
233 Dr. Strangepork, the pig
234 Link Hogthrob, the pig
235 Zoot, the human
236 Dr. Bunsen Honeydew, the human
237 Beaker, the human
238 Swedish Chef, the human
240 Animal, the animal
241 Beaker, the human
242 Camilla, the chicken
243 Dr. Bunsen Honeydew, the human
244 Dr. Strangepork, the pig
245 Fozzie, the bear
246 Gonzo, the whatever
247 Kermit, the frog
248 Link Hogthrob, the pig
249 Piggy, the pig
250 Robin, the frog
251 Sam, the eagle
252 Swedish Chef, the human
253 Sweetums, the monster
254 Zoot, the human
256 Kermit, the frog
257 Gonzo, the whatever
258 Couldn't find Janice.
259 @end smallexample
262 @node Hash Search Function
263 @section The @code{hsearch} function.
265 The functions mentioned so far in this chapter are for searching in a sorted
266 or unsorted array.  There are other methods to organize information
267 which later should be searched.  The costs of insert, delete and search
268 differ.  One possible implementation is using hashing tables.
269 The following functions are declared in the header file @file{search.h}.
271 @deftypefun int hcreate (size_t @var{nel})
272 @standards{SVID, search.h}
273 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:hsearch}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acucorrupt{} @acsmem{}}}
274 @c hcreate @mtasurace:hsearch @ascuheap @acucorrupt @acsmem
275 @c  hcreate_r dup @mtsrace:htab @ascuheap @acucorrupt @acsmem
276 The @code{hcreate} function creates a hashing table which can contain at
277 least @var{nel} elements.  There is no possibility to grow this table so
278 it is necessary to choose the value for @var{nel} wisely.  The method
279 used to implement this function might make it necessary to make the
280 number of elements in the hashing table larger than the expected maximal
281 number of elements.  Hashing tables usually work inefficiently if they are
282 filled 80% or more.  The constant access time guaranteed by hashing can
283 only be achieved if few collisions exist.  See Knuth's ``The Art of
284 Computer Programming, Part 3: Searching and Sorting'' for more
285 information.
287 The weakest aspect of this function is that there can be at most one
288 hashing table used through the whole program.  The table is allocated
289 in local memory out of control of the programmer.  As an extension @theglibc{}
290 provides an additional set of functions with a reentrant
291 interface which provides a similar interface but which allows keeping
292 arbitrarily many hashing tables.
294 It is possible to use more than one hashing table in the program run if
295 the former table is first destroyed by a call to @code{hdestroy}.
297 The function returns a non-zero value if successful.  If it returns zero,
298 something went wrong.  This could either mean there is already a hashing
299 table in use or the program ran out of memory.
300 @end deftypefun
302 @deftypefun void hdestroy (void)
303 @standards{SVID, search.h}
304 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:hsearch}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acucorrupt{} @acsmem{}}}
305 @c hdestroy @mtasurace:hsearch @ascuheap @acucorrupt @acsmem
306 @c  hdestroy_r dup @mtsrace:htab @ascuheap @acucorrupt @acsmem
307 The @code{hdestroy} function can be used to free all the resources
308 allocated in a previous call of @code{hcreate}.  After a call to this
309 function it is again possible to call @code{hcreate} and allocate a new
310 table with possibly different size.
312 It is important to remember that the elements contained in the hashing
313 table at the time @code{hdestroy} is called are @emph{not} freed by this
314 function.  It is the responsibility of the program code to free those
315 strings (if necessary at all).  Freeing all the element memory is not
316 possible without extra, separately kept information since there is no
317 function to iterate through all available elements in the hashing table.
318 If it is really necessary to free a table and all elements the
319 programmer has to keep a list of all table elements and before calling
320 @code{hdestroy} s/he has to free all element's data using this list.
321 This is a very unpleasant mechanism and it also shows that this kind of
322 hashing table is mainly meant for tables which are created once and
323 used until the end of the program run.
324 @end deftypefun
326 Entries of the hashing table and keys for the search are defined using
327 this type:
329 @deftp {Data type} ENTRY
330 @table @code
331 @item char *key
332 Pointer to a zero-terminated string of characters describing the key for
333 the search or the element in the hashing table.
335 This is a limiting restriction of the functionality of the
336 @code{hsearch} functions: They can only be used for data sets which
337 use the NUL character always and solely to terminate keys.  It is not
338 possible to handle general binary data for keys.
340 @item void *data
341 Generic pointer for use by the application.  The hashing table
342 implementation preserves this pointer in entries, but does not use it
343 in any way otherwise.
344 @end table
345 @end deftp
347 @deftp {Data type} {struct entry}
348 The underlying type of @code{ENTRY}.
349 @end deftp
351 @deftypefun {ENTRY *} hsearch (ENTRY @var{item}, ACTION @var{action})
352 @standards{SVID, search.h}
353 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:hsearch}}@asunsafe{}@acunsafe{@acucorrupt{/action==ENTER}}}
354 @c hsearch @mtasurace:hsearch @acucorrupt/action==ENTER
355 @c  hsearch_r dup @mtsrace:htab @acucorrupt/action==ENTER
356 To search in a hashing table created using @code{hcreate} the
357 @code{hsearch} function must be used.  This function can perform a simple
358 search for an element (if @var{action} has the value @code{FIND}) or it can
359 alternatively insert the key element into the hashing table.  Entries
360 are never replaced.
362 The key is denoted by a pointer to an object of type @code{ENTRY}.  For
363 locating the corresponding position in the hashing table only the
364 @code{key} element of the structure is used.
366 If an entry with a matching key is found the @var{action} parameter is
367 irrelevant.  The found entry is returned.  If no matching entry is found
368 and the @var{action} parameter has the value @code{FIND} the function
369 returns a @code{NULL} pointer.  If no entry is found and the
370 @var{action} parameter has the value @code{ENTER} a new entry is added
371 to the hashing table which is initialized with the parameter @var{item}.
372 A pointer to the newly added entry is returned.
373 @end deftypefun
375 As mentioned before, the hashing table used by the functions described so
376 far is global and there can be at any time at most one hashing table in
377 the program.  A solution is to use the following functions which are a
378 GNU extension.  All have in common that they operate on a hashing table
379 which is described by the content of an object of the type @code{struct
380 hsearch_data}.  This type should be treated as opaque, none of its
381 members should be changed directly.
383 @deftypefun int hcreate_r (size_t @var{nel}, struct hsearch_data *@var{htab})
384 @standards{GNU, search.h}
385 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:htab}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acucorrupt{} @acsmem{}}}
386 @c Unlike the lsearch array, the htab is (at least in part) opaque, so
387 @c let's make it absolutely clear that ensuring exclusive access is a
388 @c caller responsibility.
390 @c Cancellation is unlikely to leave the htab in a corrupt state: the
391 @c last field to be initialized is the one that tells whether the entire
392 @c data structure was initialized, and there's a function call (calloc)
393 @c in between that will often ensure all other fields are written before
394 @c the table.  However, should this call be inlined (say with LTO), this
395 @c assumption may not hold.  The calloc call doesn't cross our library
396 @c interface barrier, so let's consider this could happen and mark this
397 @c with @acucorrupt.  It's no safety loss, since we already have
398 @c @ascuheap anyway...
400 @c hcreate_r @mtsrace:htab @ascuheap @acucorrupt @acsmem
401 @c  isprime ok
402 @c  calloc dup @ascuheap @acsmem
403 The @code{hcreate_r} function initializes the object pointed to by
404 @var{htab} to contain a hashing table with at least @var{nel} elements.
405 So this function is equivalent to the @code{hcreate} function except
406 that the initialized data structure is controlled by the user.
408 This allows having more than one hashing table at one time.  The memory
409 necessary for the @code{struct hsearch_data} object can be allocated
410 dynamically.  It must be initialized with zero before calling this
411 function.
413 The return value is non-zero if the operation was successful.  If the
414 return value is zero, something went wrong, which probably means the
415 program ran out of memory.
416 @end deftypefun
418 @deftypefun void hdestroy_r (struct hsearch_data *@var{htab})
419 @standards{GNU, search.h}
420 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:htab}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acucorrupt{} @acsmem{}}}
421 @c The table is released while the table pointer still points to it.
422 @c Async cancellation is thus unsafe, but it already was because we call
423 @c free().  Using the table in a handler while it's being released would
424 @c also be dangerous, but calling free() already makes it unsafe, and
425 @c the requirement on the caller to ensure exclusive access already
426 @c guarantees this doesn't happen, so we don't get @asucorrupt.
428 @c hdestroy_r @mtsrace:htab @ascuheap @acucorrupt @acsmem
429 @c  free dup @ascuheap @acsmem
430 The @code{hdestroy_r} function frees all resources allocated by the
431 @code{hcreate_r} function for this very same object @var{htab}.  As for
432 @code{hdestroy} it is the program's responsibility to free the strings
433 for the elements of the table.
434 @end deftypefun
436 @deftypefun int hsearch_r (ENTRY @var{item}, ACTION @var{action}, ENTRY **@var{retval}, struct hsearch_data *@var{htab})
437 @standards{GNU, search.h}
438 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:htab}}@assafe{}@acunsafe{@acucorrupt{/action==ENTER}}}
439 @c Callers have to ensure mutual exclusion; insertion, if cancelled,
440 @c leaves the table in a corrupt state.
442 @c hsearch_r @mtsrace:htab @acucorrupt/action==ENTER
443 @c  strlen dup ok
444 @c  strcmp dup ok
445 The @code{hsearch_r} function is equivalent to @code{hsearch}.  The
446 meaning of the first two arguments is identical.  But instead of
447 operating on a single global hashing table the function works on the
448 table described by the object pointed to by @var{htab} (which is
449 initialized by a call to @code{hcreate_r}).
451 Another difference to @code{hcreate} is that the pointer to the found
452 entry in the table is not the return value of the function.  It is
453 returned by storing it in a pointer variable pointed to by the
454 @var{retval} parameter.  The return value of the function is an integer
455 value indicating success if it is non-zero and failure if it is zero.
456 In the latter case the global variable @code{errno} signals the reason for
457 the failure.
459 @table @code
460 @item ENOMEM
461 The table is filled and @code{hsearch_r} was called with a so far
462 unknown key and @var{action} set to @code{ENTER}.
463 @item ESRCH
464 The @var{action} parameter is @code{FIND} and no corresponding element
465 is found in the table.
466 @end table
467 @end deftypefun
470 @node Tree Search Function
471 @section The @code{tsearch} function.
473 Another common form to organize data for efficient search is to use
474 trees.  The @code{tsearch} function family provides a nice interface to
475 functions to organize possibly large amounts of data by providing a mean
476 access time proportional to the logarithm of the number of elements.
477 @Theglibc{} implementation even guarantees that this bound is
478 never exceeded even for input data which cause problems for simple
479 binary tree implementations.
481 The functions described in the chapter are all described in the @w{System
482 V} and X/Open specifications and are therefore quite portable.
484 In contrast to the @code{hsearch} functions the @code{tsearch} functions
485 can be used with arbitrary data and not only zero-terminated strings.
487 The @code{tsearch} functions have the advantage that no function to
488 initialize data structures is necessary.  A simple pointer of type
489 @code{void *} initialized to @code{NULL} is a valid tree and can be
490 extended or searched.  The prototypes for these functions can be found
491 in the header file @file{search.h}.
493 @deftypefun {void *} tsearch (const void *@var{key}, void **@var{rootp}, comparison_fn_t @var{compar})
494 @standards{SVID, search.h}
495 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:rootp}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acucorrupt{} @acsmem{}}}
496 @c The tree is not modified in a thread-safe manner, and rotations may
497 @c leave the tree in an inconsistent state that could be observed in an
498 @c asynchronous signal handler (except for the caller-synchronization
499 @c requirement) or after asynchronous cancellation of the thread
500 @c performing the rotation or the insertion.
501 The @code{tsearch} function searches in the tree pointed to by
502 @code{*@var{rootp}} for an element matching @var{key}.  The function
503 pointed to by @var{compar} is used to determine whether two elements
504 match.  @xref{Comparison Functions}, for a specification of the functions
505 which can be used for the @var{compar} parameter.
507 If the tree does not contain a matching entry the @var{key} value will
508 be added to the tree.  @code{tsearch} does not make a copy of the object
509 pointed to by @var{key} (how could it since the size is unknown).
510 Instead it adds a reference to this object which means the object must
511 be available as long as the tree data structure is used.
513 The tree is represented by a pointer to a pointer since it is sometimes
514 necessary to change the root node of the tree.  So it must not be
515 assumed that the variable pointed to by @var{rootp} has the same value
516 after the call.  This also shows that it is not safe to call the
517 @code{tsearch} function more than once at the same time using the same
518 tree.  It is no problem to run it more than once at a time on different
519 trees.
521 The return value is a pointer to the matching element in the tree.  If a
522 new element was created the pointer points to the new data (which is in
523 fact @var{key}).  If an entry had to be created and the program ran out
524 of space @code{NULL} is returned.
525 @end deftypefun
527 @deftypefun {void *} tfind (const void *@var{key}, void *const *@var{rootp}, comparison_fn_t @var{compar})
528 @standards{SVID, search.h}
529 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:rootp}}@assafe{}@acsafe{}}
530 The @code{tfind} function is similar to the @code{tsearch} function.  It
531 locates an element matching the one pointed to by @var{key} and returns
532 a pointer to this element.  But if no matching element is available no
533 new element is entered (note that the @var{rootp} parameter points to a
534 constant pointer).  Instead the function returns @code{NULL}.
535 @end deftypefun
537 Another advantage of the @code{tsearch} functions in contrast to the
538 @code{hsearch} functions is that there is an easy way to remove
539 elements.
541 @deftypefun {void *} tdelete (const void *@var{key}, void **@var{rootp}, comparison_fn_t @var{compar})
542 @standards{SVID, search.h}
543 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:rootp}}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acucorrupt{} @acsmem{}}}
544 To remove a specific element matching @var{key} from the tree
545 @code{tdelete} can be used.  It locates the matching element using the
546 same method as @code{tfind}.  The corresponding element is then removed
547 and a pointer to the parent of the deleted node is returned by the
548 function.  If there is no matching entry in the tree nothing can be
549 deleted and the function returns @code{NULL}.  If the root of the tree
550 is deleted @code{tdelete} returns some unspecified value not equal to
551 @code{NULL}.
552 @end deftypefun
554 @deftypefun void tdestroy (void *@var{vroot}, __free_fn_t @var{freefct})
555 @standards{GNU, search.h}
556 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
557 If the complete search tree has to be removed one can use
558 @code{tdestroy}.  It frees all resources allocated by the @code{tsearch}
559 functions to generate the tree pointed to by @var{vroot}.
561 For the data in each tree node the function @var{freefct} is called.
562 The pointer to the data is passed as the argument to the function.  If
563 no such work is necessary @var{freefct} must point to a function doing
564 nothing.  It is called in any case.
566 This function is a GNU extension and not covered by the @w{System V} or
567 X/Open specifications.
568 @end deftypefun
570 In addition to the functions to create and destroy the tree data
571 structure, there is another function which allows you to apply a
572 function to all elements of the tree.  The function must have this type:
574 @smallexample
575 void __action_fn_t (const void *nodep, VISIT value, int level);
576 @end smallexample
578 The @var{nodep} is the data value of the current node (once given as the
579 @var{key} argument to @code{tsearch}).  @var{level} is a numeric value
580 which corresponds to the depth of the current node in the tree.  The
581 root node has the depth @math{0} and its children have a depth of
582 @math{1} and so on.  The @code{VISIT} type is an enumeration type.
584 @deftp {Data Type} VISIT
585 The @code{VISIT} value indicates the status of the current node in the
586 tree and how the function is called.  The status of a node is either
587 `leaf' or `internal node'.  For each leaf node the function is called
588 exactly once, for each internal node it is called three times: before
589 the first child is processed, after the first child is processed and
590 after both children are processed.  This makes it possible to handle all
591 three methods of tree traversal (or even a combination of them).
593 @vtable @code
594 @item preorder
595 The current node is an internal node and the function is called before
596 the first child was processed.
597 @item postorder
598 The current node is an internal node and the function is called after
599 the first child was processed.
600 @item endorder
601 The current node is an internal node and the function is called after
602 the second child was processed.
603 @item leaf
604 The current node is a leaf.
605 @end vtable
606 @end deftp
608 @deftypefun void twalk (const void *@var{root}, __action_fn_t @var{action})
609 @standards{SVID, search.h}
610 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:root}}@assafe{}@acsafe{}}
611 For each node in the tree with a node pointed to by @var{root}, the
612 @code{twalk} function calls the function provided by the parameter
613 @var{action}.  For leaf nodes the function is called exactly once with
614 @var{value} set to @code{leaf}.  For internal nodes the function is
615 called three times, setting the @var{value} parameter or @var{action} to
616 the appropriate value.  The @var{level} argument for the @var{action}
617 function is computed while descending the tree by increasing the value
618 by one for each descent to a child, starting with the value @math{0} for
619 the root node.
621 Since the functions used for the @var{action} parameter to @code{twalk}
622 must not modify the tree data, it is safe to run @code{twalk} in more
623 than one thread at the same time, working on the same tree.  It is also
624 safe to call @code{tfind} in parallel.  Functions which modify the tree
625 must not be used, otherwise the behavior is undefined.  However, it is
626 difficult to pass data external to the tree to the callback function
627 without resorting to global variables (and thread safety issues), so
628 see the @code{twalk_r} function below.
629 @end deftypefun
631 @deftypefun void twalk_r (const void *@var{root}, void (*@var{action}) (const void *@var{key}, VISIT @var{which}, void *@var{closure}), void *@var{closure})
632 @standards{GNU, search.h}
633 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:root}}@assafe{}@acsafe{}}
634 For each node in the tree with a node pointed to by @var{root}, the
635 @code{twalk_r} function calls the function provided by the parameter
636 @var{action}.  For leaf nodes the function is called exactly once with
637 @var{which} set to @code{leaf}.  For internal nodes the function is
638 called three times, setting the @var{which} parameter of @var{action} to
639 the appropriate value.  The @var{closure} parameter is passed down to
640 each call of the @var{action} function, unmodified.
642 It is possible to implement the @code{twalk} function on top of the
643 @code{twalk_r} function, which is why there is no separate level
644 parameter.
646 @smallexample
647 @include twalk.c.texi
648 @end smallexample
649 @end deftypefun