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[emacs.git] / lispref / hash.texi
blob4b12160c603587ea6cee900855a47c0ad17b4487
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1999 Free Software Foundation, Inc. 
4 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
5 @setfilename ../info/hash
6 @node Hash Tables, Symbols, Sequences Arrays Vectors, Top
7 @chapter Hash Tables
8 @cindex hash tables
10   A hash table is a very fast kind of lookup table, somewhat like
11 an alist in that it maps keys to corresponding values.  It differs
12 from an alist in these ways:
14 @itemize @bullet
15 @item
16 Lookup in a hash table is extremely fast for large tables---in fact, the
17 time required is essentially @emph{independent} of how many elements are
18 stored in the table.  For smaller tables (a few tens of elements)
19 alists may still be faster because hash tables have a more-or-less
20 constant overhead.
22 @item
23 The correspondences in a hash table are in no particular order.
25 @item
26 There is no way to share structure between two hash tables,
27 the way two alists can share a common tail.
28 @end itemize
30   Emacs Lisp (starting with Emacs 21) provides a general-purpose hash
31 table data type, along with a series of functions for operating on them.
32 Hash tables have no read syntax, and print in hash notation, like this:
34 @example
35 (make-hash-table)
36      @result{} #<hash-table 'eql nil 0/65 0x83af980>
37 @end example
39 @noindent
40 (The term ``hash notation'' refers to the initial @samp{#}
41 character---@pxref{Printed Representation}---and has nothing to do with
42 the term ``hash table.'')
44   Obarrays are also a kind of hash table, but they are a different type
45 of object and are used only for recording interned symbols
46 (@pxref{Creating Symbols}).
48 @menu
49 * Creating Hash::
50 * Hash Access::
51 * Defining Hash::
52 * Other Hash::
53 @end menu
55 @node Creating Hash
56 @section Creating Hash Tables
58   The principal function for creating a hash table is
59 @code{make-hash-table}.
61 @tindex make-hash-table
62 @defun make-hash-table &rest keyword-args
63 This function creates a new hash table according to the specified
64 arguments.  The arguments should consist of alternating keywords
65 (particular symbols recognized specially) and values corresponding to
66 them.
68 Several keywords make sense in @code{make-hash-table}, but the only two
69 that you really need to know about are @code{:test} and @code{:weakness}.
71 @table @code
72 @item :test @var{test}
73 This specifies the method of key lookup for this hash table.  The
74 default is @code{eql}; @code{eq} and @code{equal} are other
75 alternatives:
77 @table @code
78 @item eql
79 Keys which are numbers are ``the same'' if they are equal in value;
80 otherwise, two distinct objects are never ``the same''.
82 @item eq
83 Any two distinct Lisp objects are ``different'' as keys.
85 @item equal
86 Two Lisp objects are ``the same'', as keys, if they are equal
87 according to @code{equal}.
88 @end table
90 You can use @code{define-hash-table-test} (@pxref{Defining Hash}) to
91 define additional possibilities for @var{test}.
93 @item :weakness @var{weak}
94 The weakness of a hash table specifies whether the presence of a key or
95 value in the hash table preserves it from garbage collection.
97 The value, @var{weak}, must be one of @code{nil}, @code{key},
98 @code{value}, @code{key-or-value}, @code{key-and-value}, or @code{t}
99 which is an alias for @code{key-and-value}.  If @var{weak} is @code{key}
100 then the hash table does not prevent its keys from being collected as
101 garbage (if they are not referenced anywhere else); if a particular key
102 does get collected, the corresponding association is removed from the
103 hash table.
105 If @var{weak} is @code{value}, then the hash table does not prevent
106 values from being collected as garbage (if they are not referenced
107 anywhere else); if a particular value does get collected, the
108 corresponding association is removed from the hash table.
110 If @var{weak} is @code{key-or-value} or @code{t}, the hash table does
111 not protect either keys or values from garbage collection; if either
112 one is collected as garbage, the association is removed.
114 If @var{weak} is @code{key-and-value}, associations are removed from
115 the hash table when both their key and value would be collected as
116 garbage, again not considering references to the key and value from
117 weak hash tables.
119 The default for @var{weak} is @code{nil}, so that all keys and values
120 referenced in the hash table are preserved from garbage collection.  If
121 @var{weak} is @code{t}, neither keys nor values are protected (that is,
122 both are weak).
124 @item :size @var{size}
125 This specifies a hint for how many associations you plan to store in the
126 hash table.  If you know the approximate number, you can make things a
127 little more efficient by specifying it this way.  If you specify too
128 small a size, the hash table will grow automatically when necessary, but
129 doing that takes some extra time.
131 The default size is 65.
133 @item :rehash-size @var{rehash-size}
134 When you add an association to a hash table and the table is ``full,''
135 it grows automatically.  This value specifies how to make the hash table
136 larger, at that time.
138 If @var{rehash-size} is an integer, it should be positive, and the hash
139 table grows by adding that much to the nominal size.  If
140 @var{rehash-size} is a floating point number, it had better be greater
141 than 1, and the hash table grows by multiplying the old size by that
142 number.
144 The default value is 1.5.
146 @item :rehash-threshold @var{threshold}
147 This specifies the criterion for when the hash table is ``full.''  The
148 value, @var{threshold}, should be a positive floating point number, no
149 greater than 1.  The hash table is ``full'' whenever the actual number of
150 entries exceeds this fraction of the nominal size.  The default for
151 @var{threshold} is 0.8.
152 @end table
153 @end defun
155 @tindex makehash
156 @defun makehash &optional test
157 This is equivalent to @code{make-hash-table}, but with a different style
158 argument list.  The argument @var{test} specifies the method
159 of key lookup.
161 If you want to specify other parameters, you should use
162 @code{make-hash-table}.
163 @end defun
165 @node Hash Access
166 @section Hash Table Access
168   This section describes the functions for accessing and storing
169 associations in a hash table.
171 @tindex gethash
172 @defun gethash key table &optional default
173 This function looks up @var{key} in @var{table}, and returns its
174 associated @var{value}---or @var{default}, if @var{key} has no
175 association in @var{table}.
176 @end defun
178 @tindex puthash
179 @defun puthash key value table 
180 This function enters an association for @var{key} in @var{table}, with
181 value @var{value}.  If @var{key} already has an association in
182 @var{table}, @var{value} replaces the old associated value.
183 @end defun
185 @tindex remhash
186 @defun remhash key table
187 This function removes the association for @var{key} from @var{table}, if
188 there is one.  If @var{key} has no association, @code{remhash} does
189 nothing.
190 @end defun
192 @tindex clrhash
193 @defun clrhash table
194 This function removes all the associations from hash table @var{table},
195 so that it becomes empty.  This is also called @dfn{clearing} the hash
196 table.
197 @end defun
199 @tindex maphash
200 @defun maphash function table
201 This function calls @var{function} once for each of the associations in
202 @var{table}.  The function @var{function} should accept two
203 arguments---a @var{key} listed in @var{table}, and its associated
204 @var{value}.
205 @end defun
207 @node Defining Hash
208 @section Defining Hash Comparisons
209 @cindex hash code
211   You can define new methods of key lookup by means of
212 @code{define-hash-table-test}.  In order to use this feature, you need
213 to understand how hash tables work, and what a @dfn{hash code} means.
215   You can think of a hash table conceptually as a large array of many
216 slots, each capable of holding one association.  To look up a key,
217 @code{gethash} first computes an integer, the hash code, from the key.
218 It reduces this integer modulo the length of the array, to produce an
219 index in the array.  Then it looks in that slot, and if necessary in
220 other nearby slots, to see if it has found the key being sought.
222   Thus, to define a new method of key lookup, you need to specify both a
223 function to compute the hash code from a key, and a function to compare
224 two keys directly.
226 @tindex define-hash-table-test
227 @defun define-hash-table-test name test-fn hash-fn
228 This function defines a new hash table test, named @var{name}.
230 After defining @var{name} in this way, you can use it as the @var{test}
231 argument in @code{make-hash-table}.  When you do that, the hash table
232 will use @var{test-fn} to compare key values, and @var{hash-fn} to compute
233 a ``hash code'' from a key value.
235 The function @var{test-fn} should accept two arguments, two keys, and
236 return non-@code{nil} if they are considered ``the same.''
238 The function @var{hash-fn} should accept one argument, a key, and return
239 an integer that is the ``hash code'' of that key.  For good results, the
240 function should use the whole range of integer values for hash codes,
241 including negative integers.
243 The specified functions are stored in the property list of @var{name}
244 under the property @code{hash-table-test}; the property value's form is
245 @code{(@var{test-fn} @var{hash-fn})}.
246 @end defun
248 @tindex sxhash
249 @defun sxhash obj
250 This function returns a hash code for Lisp object @var{obj}.
251 This is an integer which reflects the contents of @var{obj}
252 and the other Lisp objects it points to.
254 If two objects @var{obj1} and @var{obj2} are equal, then @code{(sxhash
255 @var{obj1})} and @code{(sxhash @var{obj2})} are the same integer.
257 If the two objects are not equal, the values returned by @code{sxhash}
258 are usually different, but not always; but once in a rare while, by
259 luck, you will encounter two distinct-looking objects that give the same
260 result from @code{sxhash}.
261 @end defun
263   This example creates a hash table whose keys are strings that are
264 compared case-insensitively.
266 @example
267 (defun case-fold-string= (a b)
268   (compare-strings a nil nil b nil nil t))
270 (defun case-fold-string-hash (a)
271   (sxhash (upcase a)))
273 (define-hash-table-test 'case-fold 'case-fold-string= 
274                         'case-fold-string-hash))
276 (make-hash-table :test 'case-fold)
277 @end example
279   Here is how you could define a hash table test equivalent to the
280 predefined test value @code{equal}.  The keys can be any Lisp object,
281 and equal-looking objects are considered the same key.
283 @example
284 (define-hash-table-test 'contents-hash 'equal 'sxhash)
286 (make-hash-table :test 'contents-hash)
287 @end example
289 @node Other Hash
290 @section Other Hash Table Functions
292   Here are some other functions for working with hash tables.
294 @tindex hash-table-p
295 @defun hash-table-p table
296 This returns non-@code{nil} if @var{table} is a hash table object.
297 @end defun
299 @tindex copy-hash-table
300 @defun copy-hash-table table
301 This function creates and returns a copy of @var{table}.  Only the table
302 itself is copied---the keys and values are shared.
303 @end defun
305 @tindex hash-table-count
306 @defun hash-table-count table
307 This function returns the actual number of entries in @var{table}.
308 @end defun
310 @tindex hash-table-test
311 @defun hash-table-test table
312 This returns the @var{test} value that was given when @var{table} was
313 created, to specify how to hash and compare keys.  See
314 @code{make-hash-table} (@pxref{Creating Hash}).
315 @end defun
317 @tindex hash-table-weakness
318 @defun hash-table-weakness table
319 This function returns the @var{weak} value that was specified for hash
320 table @var{table}.
321 @end defun
323 @tindex hash-table-rehash-size
324 @defun hash-table-rehash-size table
325 This returns the rehash size of @var{table}.
326 @end defun
328 @tindex hash-table-rehash-threshold
329 @defun hash-table-rehash-threshold table
330 This returns the rehash threshold of @var{table}.
331 @end defun
333 @tindex hash-table-size
334 @defun hash-table-size table
335 This returns the current nominal size of @var{table}.
336 @end defun