2018年01月聚合文章--cquery USR优化和分层diff

cquery最近改动

原作者创建了organization，我据此把几个插件分离了： emacs-cquery 和 vscode-cquery ，等候吉日再来一次 git filter-branch --index-filter 减小主 repo 的体积
检索Doxygen注释标记，及可选的普通(行注释 // 块注释 /**/ )。在initialization options里配置 "enableComments": 2,
cache文件( cacheDirectory 目录下的文件)原来为JSON，现在支持序列化成MessagePack，请在initialization options里配置**“cacheFormat”: “msgpack”,`
感谢bennyyip添加了 archlinuxcn/cquery-git ，Arch Linux用户要体验cquery更加方便了
光标处符号的类型信息改进了，根据romix的提议，对于函数，找出函数类型和返回值类型字串形式第一个不同的位置，多半是插入函数名的位置。但参数名插入仍然困难，都怪C的inside-out类型表示语法

参见wiki中的 Initialization options ，邀请大家多编辑wiki为后人提供方便。

Unified Symbol Resolution优化

Clang Index使用Unified Symbol Resolution标识程序中的function/variable/type等。cache文件中一个函数可能存储为这样：

{
  "id": 0,
  "is_operator": false,
  "usr": "c:@FT@>2#T#pTMakeUnique#P&&t0.1#*t0.0#",
  "short_name": "MakeUnique",
  "detailed_name": "T *MakeUnique(Args &&... args)",
  "kind": 12,
  "declarations": [],
  "definition_spelling": "4:4-4:14",
  "definition_extent": "4:1-6:2",
  "base": [],
  "derived": [],
  "locals": [],
  "callers": ["2@14:3-14:13", "2@15:3-15:13", "2@16:3-16:13"],
  "callees": []
},

对于C++程序，嵌套几个namespace、class后USR就会很长，占用不少空间。原作者提起clangd用了SHA-1 ( std::array<uint8_t, 20> )来省空间，我感觉160-bit太浪费了，想找个64-bit non-cryptographic hash，经quininer推荐选取了SipHash 64-bit，能用 uint64_t 代替原来的 std::string usr ，省空间。

悲伤

const uint8_t k[16] = {0xd0, 0xe5, 0x4d, 0x61, 0x74, 0x63, 0x68, 0x52,
                       0x61, 0x79, 0xea, 0x70, 0xca, 0x70, 0xf0, 0x0d};
(void)siphash(reinterpret_cast<const uint8_t*>(usr), strlen(usr), k, out, 8);
return ret;

rapidjson 也能序列化 int64_t/uint64_t ，而不会因为使用了 double 导致精度丢失到53-bit。JavaScript的Number类型真是一个陷阱。

用hash做主键，在这里非常合适。因为假使两个键冲突，观察到的后果也就是两个变量/函数(他们的数量远多于类型)合并了，所有功能都能照常使用。不会有blockchain hash冲突的灾难性后果。

在LLVM上观察cache空间占用， stat -c %s .vscode/cquery_cached_index/**/*.mpack | awk '{s+=$1}END{print s}' ，从720055341字节降到265784325字节。

根据khng300索引Linux kernel的结果：

# QueryFunc/QueryFile/...
db.funcs.size() = 346583
db.files.size() = 25553
db.symbols.size() = 2891931

层级diff

因为性能问题，cquery当前只在用户保存文档时调用libclang重新索引用到当前文件的translation units，对于 .cc/.cpp 通常只会编译一个translation unit。打开文件后进行修改，文件的buffer版本就和索引时版本不同了。类型/函数/变量的交叉引用信息仍为索引时的版本，怎么对应到buffer版本呢？index版本和buffer版本的映射是双向的：

buffer到index。用户在buffer某处使用definition/references等功能，需要把buffer光标位置映射到index版本，查找符号信息
index到buffer。对于hover/references等功能，找到一个符号所有出现的位置后，需要把index映射到buffer版本，显示出来

对于一个编辑中的文件，很可能无法编译通过，甚至难以保证能语法分析成功，我今天加了一些文档diff算法，启发式地处理这个问题。以按buffer 光标行列找index对应行列为例。

先用Paul Heckel’s diff algorithm找出index与buffer的映射关系，实质上把文档分块了
对于一个行文本，用Eugene Wimberly Myers’ O(ND) diff algorithm找块间最相似的行
对于行文本和列位置，在找到的最相似的行中找最合适的列

这样就把index的一个行列位置转换到buffer的行列位置。

Paul Heckel’s diff algorithm

大意是如果一个行在index中只出现一次，在buffer中也只出现一次，可以看作一个锚点，认为buffer中出现的行号映射到index中出现的行号。

之后处理锚点邻接的行，如果在index和buffer中相同，那么也认为buffer中出现的行号到index出现的行号有一个映射关系。据此把所有邻接行都标记上映射关系。对于这种类型的flood fill，只需要从上到下扫描和从下到上扫描两遍文档。

块间找最相似的行

如果询问的buffer行 i 恰好有个到index的Paul Heckel映射关系 buffer_to_index[i] ，直接返回。否则就上下找到最接近的含有映射关系的行 up,down ，在映射后的区间 [buffer_to_index[up],buffer_to_index[down]] 内用edit distance找和 buffer[i] 最相似的行 j 。

把buffer第i行第c列映射到index第j行最优列

再用一次edit distance，在 index[j] 中找一个列 w ，使得 align(buffer_line[0:c], index_line[0:w]) + align(buffer_line[c:], index_line[w:]) 最小。可以认为index行的第 w 列即对应buffer行的第 c 列。这实际上是Hirschberg’s algorithm的一步。

取到最小值的可能有多个列，我用了一个简单的方法。一般询问是关于buffer一个区间对应index中的哪一个区间。对于区间起点，我希望映射后的位置尽可能靠后；对于区间终点，希望映射后的位置尽可能靠前。

实现了以上buffer到index的双向映射后，可以用index版本给正在编辑中的buffer版本提供信息了。效果见下图，编辑了光标处的函数名， textDocument/documentHighlight 依然可用：

其他

Emacs用户请关注这些repo和issue：

emacs-cquery ，添加到 Melpa
lsp-mode
lsp-ui
对于spacemacs用户，请关注我呼吁支持lsp、添加cquery到c-c++ layer的issue

Vim用户还没有很好看的UI，需要人拯救。

另外，把字符单位从UTF-16换成Unicode codepoint ，Microsoft和JavaScript受害者真是对UCS-2/UTF-16孜孜不倦。感谢 Riatre的分析。这个问题修不好，我们在Emacs或VSCode里使用emoji会有很大阻碍。

cquery中Language Server Protocol中物件的序列化仍挺麻烦的。TypeScript中interface可以继承，我也在Emacs lsp-mode里看到了有些 TextDocumentIdentifier 带有子类 VersionedTextDocumentIdentifier 的版本字段。这个在C++里序列化就不方便了。

如果要进一步优化启动时cache加载速度，需要考虑lmdb之类存储。

https://microsoft.github.io/language-server-protocol/specification#versionedtextdocumentidentifier

interface VersionedTextDocumentIdentifier extends TextDocumentIdentifier

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