If I'm going to publish Tweak, it seems unfriendly to require people
authorsimon <simon@cda61777-01e9-0310-a592-d414129be87e>
Fri, 19 Nov 2004 13:00:45 +0000 (13:00 +0000)
committersimon <simon@cda61777-01e9-0310-a592-d414129be87e>
Fri, 19 Nov 2004 13:00:45 +0000 (13:00 +0000)
to check out my `misc' directory full of random oddities to get the
btree code. Hence, here's a new top-level directory called `library',
which contains anything I'm actually likely to have other modules
depend on.

git-svn-id: svn://svn.tartarus.org/sgt/library@4826 cda61777-01e9-0310-a592-d414129be87e

btree.c [new file with mode: 0644]
btree.h [new file with mode: 0644]
tree234.c [new file with mode: 0644]
tree234.h [new file with mode: 0644]

diff --git a/btree.c b/btree.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..bb6f907
--- /dev/null
+++ b/btree.c
@@ -0,0 +1,2711 @@
+/*
+ * Flexible B-tree implementation. Supports reference counting for
+ * copy-on-write, user-defined node properties, and variable
+ * degree.
+ * 
+ * This file is copyright 2001,2004 Simon Tatham.
+ * 
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person
+ * obtaining a copy of this software and associated documentation
+ * files (the "Software"), to deal in the Software without
+ * restriction, including without limitation the rights to use,
+ * copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or
+ * sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
+ * Software is furnished to do so, subject to the following
+ * conditions:
+ *
+ * The above copyright notice and this permission notice shall be
+ * included in all copies or substantial portions of the Software.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
+ * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES
+ * OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
+ * NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL SIMON TATHAM BE LIABLE FOR
+ * ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF
+ * CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
+ * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+ * SOFTWARE.
+ */
+
+/*
+ * TODO:
+ * 
+ * Possibly TODO in future, but may not be sensible in this code
+ * architecture:
+ * 
+ *  - user write properties.
+ *     * this all happens during write_unlock(), I think. Except
+ *       that we'll now need an _internal_ write_unlock() which
+ *       does everything except user write properties. Sigh.
+ *     * note that we also need a transform function for elements
+ *       (rot13 will certainly require this, and reverse will
+ *       require it if the elements themselves are in some way
+ *       reversible).
+ * 
+ * Still untested:
+ *  - searching on user read properties.
+ *  - user-supplied copy function.
+ *  - bt_add when element already exists.
+ *  - bt_del when element doesn't.
+ *  - splitpos with before==TRUE.
+ *  - split() on sorted elements (but it should be fine).
+ *  - bt_replace, at all (it won't be useful until we get user read
+ *    properties).
+ *  - bt_index_w (won't make much sense until we start using
+ *    user-supplied copy fn).
+ */
+
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <assert.h>
+
+#ifdef TEST
+#include <stdio.h>
+#include <stdarg.h>
+#endif
+
+#include "btree.h"
+
+#ifdef TEST
+static void set_invalid_property(void *prop);
+#endif
+
+/* ----------------------------------------------------------------------
+ * Type definitions.
+ */
+
+typedef union nodecomponent nodecomponent;
+typedef nodecomponent *nodeptr;
+
+/*
+ * For type-checking purposes, and to ensure I don't accidentally
+ * confuse node_addr with node_ptr during implementation, I'll
+ * define node_addr for the in-memory case as being a struct
+ * containing only a nodeptr.
+ * 
+ * This unfortunately needs to go in btree.h so that clients
+ * writing user properties can know about the nodecomponent
+ * structure.
+ */
+typedef struct {
+    nodeptr p;
+} node_addr;
+
+/*
+ * A B-tree node is a horrible thing when you're trying to be
+ * flexible. It is of variable size, and it contains a variety of
+ * distinct types of thing: nodes, elements, some counters, some
+ * user-defined properties ... it's a horrible thing. So we define
+ * it as an array of unions, each union being either an `int' or a
+ * `bt_element_t' or a `node_addr'...
+ */
+
+union nodecomponent {
+    int i;
+    node_addr na;
+    bt_element_t ep;
+};
+
+static const node_addr NODE_ADDR_NULL = { NULL };
+
+/*
+ * The array of nodecomponents will take the following form:
+ * 
+ *  - (maxdegree) child pointers.
+ *  - (maxdegree-1) element pointers.
+ *  - one subtree count (current number of child pointers that are
+ *    valid; note that `valid' doesn't imply non-NULL).
+ *  - one element count.
+ *  - one reference count.
+ */
+
+struct btree {
+    int mindegree;                    /* min number of subtrees */
+    int maxdegree;                    /* max number of subtrees */
+    int depth;                        /* helps to store this explicitly */
+    node_addr root;
+    cmpfn_t cmp;
+    copyfn_t copy;
+    freefn_t freeelt;
+    int propsize, propalign, propoffset;
+    propmakefn_t propmake;
+    propmergefn_t propmerge;
+    void *userstate;                  /* passed to all user functions */
+};
+
+/* ----------------------------------------------------------------------
+ * Memory management routines and other housekeeping.
+ */
+#ifdef HAVE_ALLOCA
+#  define ialloc(x) alloca(x)
+#  define ifree(x)
+#else
+#  define ialloc(x) smalloc(x)
+#  define ifree(x) sfree(x)
+#endif
+
+#define new1(t) ( (t *) smalloc(sizeof(t)) )
+#define newn(t, n) ( (t *) smalloc((n) * sizeof(t)) )
+#define inew1(t) ( (t *) ialloc(sizeof(t)) )
+#define inewn(t, n) ( (t *) ialloc((n) * sizeof(t)) )
+
+static void *smalloc(size_t size)
+{
+    void *ret = malloc(size);
+    if (!ret)
+       abort();
+    return ret;
+}
+
+static void sfree(void *p)
+{
+    free(p);
+}
+
+#ifndef FALSE
+#define FALSE 0
+#endif
+#ifndef TRUE
+#define TRUE 1
+#endif
+
+/* We could probably do with more compiler-specific branches of this #if. */
+#if defined(__GNUC__)
+#define INLINE __inline
+#else
+#define INLINE
+#endif
+
+/* Hooks into the low-level code for test purposes. */
+#ifdef TEST
+void testlock(int write, int set, nodeptr n);
+#else
+#define testlock(w,s,n)
+#endif
+
+/* ----------------------------------------------------------------------
+ * Low-level helper routines, which understand the in-memory format
+ * of a node and know how to read-lock and write-lock.
+ */
+
+/*
+ * Read and write the node_addr of a child.
+ */
+static INLINE node_addr bt_child(btree *bt, nodeptr n, int index)
+{
+    return n[index].na;
+}
+static INLINE void bt_set_child(btree *bt, nodeptr n,
+                               int index, node_addr value)
+{
+    n[index].na = value;
+}
+
+/*
+ * Read and write the address of an element.
+ */
+static INLINE bt_element_t bt_element(btree *bt, nodeptr n, int index)
+{
+    return n[bt->maxdegree + index].ep;
+}
+static INLINE void bt_set_element(btree *bt, nodeptr n,
+                                 int index, bt_element_t value)
+{
+    n[bt->maxdegree + index].ep = value;
+}
+
+/*
+ * Give the number of subtrees currently present in an element.
+ */
+static INLINE int bt_subtrees(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    return n[bt->maxdegree*2-1].i;
+}
+#define bt_elements(bt,n) (bt_subtrees(bt,n) - 1)
+
+/*
+ * Give the minimum and maximum number of subtrees allowed in a
+ * node.
+ */
+static INLINE int bt_min_subtrees(btree *bt)
+{
+    return bt->mindegree;
+}
+static INLINE int bt_max_subtrees(btree *bt)
+{
+    return bt->maxdegree;
+}
+
+/*
+ * Return the count of items, and the user properties, in a
+ * particular subtree of a node.
+ * 
+ * Note that in the in-memory form of the tree, this breaks the
+ * read-locking semantics, by reading the counts out of the child
+ * nodes without bothering to lock them. We're allowed to do this
+ * because this function is implemented at the same very low level
+ * as the implementation of bt_read_lock(), so we're allowed to
+ * know that read locking actually doesn't do anything.
+ */
+static INLINE int bt_child_count(btree *bt, nodeptr n, int index)
+{
+    if (n[index].na.p)
+       return n[index].na.p[bt->maxdegree*2].i;
+    else
+       return 0;
+}
+
+static INLINE void *bt_child_prop(btree *bt, nodeptr n, int index)
+{
+    if (n[index].na.p)
+       return (char *)n[index].na.p + bt->propoffset;
+    else
+       return NULL;
+}
+
+/*
+ * Return the count of items in a whole node.
+ */
+static INLINE int bt_node_count(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    return n[bt->maxdegree*2].i;
+}
+
+/*
+ * Determine whether a node is a leaf node or not.
+ */
+static INLINE int bt_is_leaf(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    return n[0].na.p == NULL;
+}
+
+/*
+ * Create a new write-locked node, and return a pointer to it.
+ */
+static INLINE nodeptr bt_new_node(btree *bt, int nsubtrees)
+{
+    nodeptr ret = (nodecomponent *)smalloc(bt->propoffset + bt->propsize);
+    ret[bt->maxdegree*2-1].i = nsubtrees;
+    ret[bt->maxdegree*2+1].i = 1;      /* reference count 1 */
+#ifdef TEST
+    set_invalid_property(ret + bt->maxdegree * 2 + 2);
+#else
+    memset((char *)ret + bt->propoffset, 0, bt->propsize);
+#endif
+    testlock(TRUE, TRUE, ret);
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Destroy a node (must be write-locked).
+ */
+static INLINE void bt_destroy_node(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    testlock(TRUE, FALSE, n);
+    /* Free the property. */
+    bt->propmerge(bt->userstate, NULL, NULL, n + bt->maxdegree * 2 + 2);
+    sfree(n);
+}
+
+/*
+ * Take an existing node and prepare to re-use it in a new context.
+ */
+static INLINE nodeptr bt_reuse_node(btree *bt, nodeptr n, int nsubtrees)
+{
+    testlock(TRUE, FALSE, n);
+    testlock(TRUE, TRUE, n);
+    n[bt->maxdegree*2-1].i = nsubtrees;
+    return n;
+}
+
+/*
+ * Return an extra reference to a node, for purposes of cloning. So
+ * we have to update its reference count as well.
+ */
+static INLINE node_addr bt_ref_node(btree *bt, node_addr n)
+{
+    if (n.p)
+       n.p[bt->maxdegree*2+1].i++;
+    return n;
+}
+
+/*
+ * Drop a node's reference count, for purposes of freeing. Returns
+ * the new reference count. Typically this will be tested against
+ * zero to see if the node needs to be physically freed; hence a
+ * NULL node_addr causes a return of 1 (because this isn't
+ * necessary).
+ */
+static INLINE int bt_unref_node(btree *bt, node_addr n)
+{
+    if (n.p) {
+       n.p[bt->maxdegree*2+1].i--;
+       return n.p[bt->maxdegree*2+1].i;
+    } else
+       return 1;                      /* a NULL node is considered OK */
+}
+
+/*
+ * Clone a node during write unlocking, if its reference count is
+ * more than one.
+ */
+static nodeptr bt_clone_node(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    int i;
+    nodeptr ret = (nodecomponent *)smalloc(bt->propoffset + bt->propsize);
+    memcpy(ret, n, (bt->maxdegree*2+1) * sizeof(nodecomponent));
+    if (bt->copy) {
+       for (i = 0; i < bt_elements(bt, ret); i++) {
+           bt_element_t *e = bt_element(bt, ret, i);
+           bt_set_element(bt, ret, i, bt->copy(bt->userstate, e));
+       }
+    }
+    ret[bt->maxdegree*2+1].i = 1;      /* clone has reference count 1 */
+    n[bt->maxdegree*2+1].i--;         /* drop original's ref count by one */
+    /*
+     * At this low level, we're allowed to reach directly into the
+     * subtrees to fiddle with their reference counts without
+     * having to lock them.
+     */
+    for (i = 0; i < bt_subtrees(bt, ret); i++) {
+       node_addr na = bt_child(bt, ret, i);
+       if (na.p)
+           na.p[bt->maxdegree*2+1].i++;   /* inc ref count of each child */
+    }
+    /*
+     * Copy the user property explicitly (in case it contains a
+     * pointer to an allocated area).
+     */
+    memset((char *)ret + bt->propoffset, 0, bt->propsize);
+    bt->propmerge(bt->userstate, NULL, n + bt->maxdegree * 2 + 2,
+                 ret + bt->maxdegree * 2 + 2);
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Return the node_addr for a currently locked node. NB that this
+ * means node movement must take place during _locking_ rather than
+ * unlocking!
+ */
+static INLINE node_addr bt_node_addr(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    node_addr ret;
+    ret.p = n;
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * The bt_write_lock and bt_read_lock functions should gracefully
+ * handle being asked to write-lock a null node pointer, and just
+ * return a null nodeptr.
+ */
+static INLINE nodeptr bt_write_lock_child(btree *bt, nodeptr a, int index)
+{
+    node_addr addr = bt_child(bt, a, index);
+    if (addr.p && addr.p[bt->maxdegree*2+1].i > 1) {
+       nodeptr clone = bt_clone_node(bt, addr.p);
+       bt_set_child(bt, a, index, bt_node_addr(bt, clone));
+       testlock(TRUE, TRUE, clone);
+       return clone;
+    }
+    testlock(TRUE, TRUE, addr.p);
+    return addr.p;
+}
+static INLINE nodeptr bt_write_lock_root(btree *bt)
+{
+    node_addr addr = bt->root;
+    if (addr.p && addr.p[bt->maxdegree*2+1].i > 1) {
+       nodeptr clone = bt_clone_node(bt, addr.p);
+       bt->root = bt_node_addr(bt, clone);
+       testlock(TRUE, TRUE, clone);
+       return clone;
+    }
+    testlock(TRUE, TRUE, addr.p);
+    return addr.p;
+}
+static INLINE nodeptr bt_read_lock(btree *bt, node_addr a)
+{
+    testlock(FALSE, TRUE, a.p);
+    return a.p;
+}
+#define bt_read_lock_root(bt) (bt_read_lock(bt, (bt)->root))
+#define bt_read_lock_child(bt,a,index) (bt_read_lock(bt,bt_child(bt,a,index)))
+
+static INLINE void bt_write_relock(btree *bt, nodeptr n, int props)
+{
+    int i, ns, count;
+
+    /*
+     * Update the count in the node.
+     */
+    ns = bt_subtrees(bt, n);
+    count = ns-1;                     /* count the elements */
+    for (i = 0; i < ns; i++)
+       count += bt_child_count(bt, n, i);
+    n[bt->maxdegree*2].i = count;
+    testlock(TRUE, FALSE, n);
+    testlock(TRUE, TRUE, n);
+
+    /*
+     * Update user read properties.
+     */
+    if (props && bt->propsize) {
+       void *prevprop, *eltprop, *thisprop, *childprop;
+
+       prevprop = NULL;
+       eltprop = ialloc(bt->propsize);
+       thisprop = (void *)((char *)n + bt->propoffset);
+
+       for (i = 0; i < ns; i++) {
+           /* Merge a subtree's property into this one.
+            * Initially prevprop==NULL, meaning to just copy. */
+           if ( (childprop = bt_child_prop(bt, n, i)) != NULL ) {
+               bt->propmerge(bt->userstate, prevprop, childprop, thisprop);
+               prevprop = thisprop;
+           }
+
+           if (i < ns-1) {
+               /* Now merge in the separating element. */
+               bt->propmake(bt->userstate, bt_element(bt, n, i), eltprop);
+               bt->propmerge(bt->userstate, prevprop, eltprop, thisprop);
+               prevprop = thisprop;
+           }
+       }
+
+       ifree(eltprop);
+    }
+}
+
+static INLINE node_addr bt_write_unlock_internal(btree *bt, nodeptr n,
+                                                int props)
+{
+    node_addr ret;
+
+    bt_write_relock(bt, n, props);
+
+    testlock(TRUE, FALSE, n);
+
+    ret.p = n;
+    return ret;
+}
+
+static INLINE node_addr bt_write_unlock(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    return bt_write_unlock_internal(bt, n, TRUE);
+}
+
+static INLINE void bt_read_unlock(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    /*
+     * For trees in memory, we do nothing here, except run some
+     * optional testing.
+     */
+    testlock(FALSE, FALSE, n);
+}
+
+/* ----------------------------------------------------------------------
+ * Higher-level helper functions, which should be independent of
+ * the knowledge of precise node structure in the above code.
+ */
+
+/*
+ * Return the count of items below a node that appear before the
+ * start of a given subtree.
+ */
+static int bt_child_startpos(btree *bt, nodeptr n, int index)
+{
+    int pos = 0;
+
+    while (index > 0) {
+       index--;
+       pos += bt_child_count(bt, n, index) + 1;   /* 1 for separating elt */
+    }
+    return pos;
+}
+
+/*
+ * Create a new root node for a tree.
+ */
+static void bt_new_root(btree *bt, node_addr left, node_addr right,
+                       bt_element_t element)
+{
+    nodeptr n;
+    n = bt_new_node(bt, 2);
+    bt_set_child(bt, n, 0, left);
+    bt_set_child(bt, n, 1, right);
+    bt_set_element(bt, n, 0, element);
+    bt->root = bt_write_unlock(bt, n);
+    bt->depth++;
+}
+
+/*
+ * Discard the root node of a tree, and enshrine a new node as the
+ * root. Expects to be passed a write-locked nodeptr to the old
+ * root.
+ */
+static void bt_shift_root(btree *bt, nodeptr n, node_addr na)
+{
+    bt_destroy_node(bt, n);
+    bt->root = na;
+    bt->depth--;
+}
+
+/*
+ * Given a numeric index within a node, find which subtree we would
+ * descend to in order to find that index.
+ * 
+ * Updates `pos' to give the numeric index within the subtree
+ * found. Also returns `ends' (if non-NULL), which has bit 0 set if
+ * the index is at the very left edge of the subtree, and/or bit 1
+ * if it's at the very right edge.
+ * 
+ * Return value is the number of the subtree (0 upwards).
+ */
+#define ENDS_NONE  0
+#define ENDS_LEFT  1
+#define ENDS_RIGHT 2
+#define ENDS_BOTH  3
+static int bt_lookup_pos(btree *bt, nodeptr n, int *pos, int *ends)
+{
+    int child = 0;
+    int nchildren = bt_subtrees(bt, n);
+
+    while (child < nchildren) {
+       int count = bt_child_count(bt, n, child);
+       if (*pos <= count) {
+           if (ends) {
+               *ends = 0;
+               if (*pos == count)
+                   *ends |= ENDS_RIGHT;
+               if (*pos == 0)
+                   *ends |= ENDS_LEFT;
+           }
+           return child;
+       }
+       *pos -= count + 1;             /* 1 for the separating element */
+       child++;
+    }
+    return -1;                        /* ran off the end; shouldn't happen */
+}
+
+/*
+ * Given an element to search for within a node, find either the
+ * element, or which subtree we would descend to to continue
+ * searching for that element.
+ * 
+ * Return value is either the index of the element, or the index of
+ * the subtree (both 0 upwards). `is_elt' returns FALSE or TRUE
+ * respectively.
+ * 
+ * Since this may be used by bt_find() with an alternative cmpfn_t,
+ * we always pass the input element as the first argument to cmp.
+ */
+static int bt_lookup_cmp(btree *bt, nodeptr n, bt_element_t element,
+                        cmpfn_t cmp, int *is_elt)
+{
+    int mintree = 0, maxtree = bt_subtrees(bt, n)-1;
+
+    while (mintree < maxtree) {
+       int elt = (maxtree + mintree) / 2;
+       int c = cmp(bt->userstate, element, bt_element(bt, n, elt));
+
+       if (c == 0) {
+           *is_elt = TRUE;
+           return elt;
+       } else if (c < 0) {
+           /*
+            * `element' is less than element `elt'. So it can be
+            * in subtree number `elt' at the highest.
+            */
+           maxtree = elt;
+       } else { /* c > 0 */
+           /*
+            * `element' is greater than element `elt'. So it can
+            * be in subtree number (elt+1) at the lowest.
+            */
+           mintree = elt+1;
+       }
+    }
+
+    /*
+     * If we reach here without returning, we must have narrowed
+     * our search to the point where mintree = maxtree. So the
+     * element is not in the node itself and we know which subtree
+     * to search next.
+     */
+    assert(mintree == maxtree);
+    *is_elt = FALSE;
+    return mintree;
+}
+
+/*
+ * Generic transformations on B-tree nodes.
+ * 
+ * This function divides essentially into an input side and an
+ * output side. The input side accumulates a list of items
+ * node,element,node,element,...,element,node; the output side
+ * writes those items into either one or two nodes.
+ * 
+ * `intype' can be:
+ *
+ *  - NODE_AS_IS. The input list is the contents of in1, followed
+ *    by inelt, followed by the contents of in2. The `extra'
+ *    parameters are unused, as is `inaux'.
+ * 
+ *  - NODE_ADD_ELT. `in2' is unused. The input list is the contents
+ *    of `in1', but with subtree pointer number `inaux' replaced by
+ *    extra1/inelt/extra2.
+ * 
+ *  - NODE_DEL_ELT. `in2' and `inelt' are unused, as is `extra2'.
+ *    The input list is the contents of `in1', but with element
+ *    pointer number `inaux' and its surrounding two subtrees
+ *    replaced by extra1.
+ * 
+ * Having obtained the input list, it is then written to one or two
+ * output nodes. If `splitpos' is NODE_JOIN, everything is written
+ * into one output node `out1'. Otherwise, `splitpos' is treated as
+ * an element index within the input list; that element is returned
+ * in `outelt', and the contents of the list is divided there and
+ * returned in nodes `out1' and `out2'.
+ * 
+ * This function will re-use nodes in the `obvious' order. If two
+ * nodes are passed in and two nodes are output, they'll be the
+ * same nodes; if one node is passed in and one node output, it
+ * will be the same node too. If two are passed in and only one
+ * output, the first one will be used and the second destroyed; if
+ * one node is passed in and two are output, the one passed in will
+ * be the first of those returned, and the second will be new.
+ */
+#define NODE_AS_IS 1
+#define NODE_ADD_ELT 2
+#define NODE_DEL_ELT 3
+#define NODE_JOIN -1
+static void bt_xform(btree *bt, int intype, int inaux,
+                    nodeptr in1, nodeptr in2, bt_element_t inelt,
+                    node_addr extra1, node_addr extra2,
+                    int splitpos, nodeptr *out1, nodeptr *out2,
+                    bt_element_t *outelt)
+{
+    node_addr *nodes;
+    bt_element_t *elements;
+    nodeptr ret1, ret2;
+    int n1, n2, off2, i, j;
+
+    nodes = inewn(node_addr, 2 * bt_max_subtrees(bt));
+    elements = inewn(bt_element_t, 2 * bt_max_subtrees(bt));
+
+    /*
+     * Accumulate the input list.
+     */
+    switch(intype) {
+      case NODE_AS_IS:
+       n1 = bt_subtrees(bt, in1);
+       n2 = bt_subtrees(bt, in2);
+       off2 = 0;
+       break;
+      case NODE_ADD_ELT:
+       in2 = in1;
+       n1 = inaux+1;
+       n2 = bt_subtrees(bt, in1) - inaux;
+       off2 = inaux;
+       break;
+      case NODE_DEL_ELT:
+       in2 = in1;
+       n1 = inaux+1;
+       n2 = bt_subtrees(bt, in1) - inaux - 1;
+       off2 = inaux+1;
+       break;
+    }
+    i = j = 0;
+    while (j < n1) {
+       nodes[i] = bt_child(bt, in1, j);
+       if (j+1 < n1)
+           elements[i] = bt_element(bt, in1, j);
+       i++, j++;
+    }
+    if (intype == NODE_DEL_ELT) {
+       i--;
+    }
+    j = 0;
+    while (j < n2) {
+       nodes[i] = bt_child(bt, in2, off2+j);
+       if (j+1 < n2)
+           elements[i] = bt_element(bt, in2, off2+j);
+       i++, j++;
+    }
+    switch (intype) {
+      case NODE_AS_IS:
+       elements[n1-1] = inelt;
+       break;
+      case NODE_ADD_ELT:
+       nodes[n1-1] = extra1;
+       nodes[n1] = extra2;
+       elements[n1-1] = inelt;
+       break;
+      case NODE_DEL_ELT:
+       nodes[n1-1] = extra1;
+       break;
+    }
+
+    /*
+     * Now determine how many subtrees go in each output node, and
+     * actually create the nodes to be returned.
+     */
+    if (splitpos != NODE_JOIN) {
+       n1 = splitpos+1, n2 = i - splitpos - 1;
+       if (outelt)
+           *outelt = elements[splitpos];
+    } else {
+       n1 = i, n2 = 0;
+    }
+
+    ret1 = bt_reuse_node(bt, in1, n1);
+    if (intype == NODE_AS_IS && in2) {
+       /* We have a second input node. */
+       if (n2)
+           ret2 = bt_reuse_node(bt, in2, n2);
+       else
+           bt_destroy_node(bt, in2);
+    } else {
+       /* We have no second input node. */
+       if (n2)
+           ret2 = bt_new_node(bt, n2);
+       else
+           ret2 = NULL;
+    }
+
+    if (out1) *out1 = ret1;
+    if (out2) *out2 = ret2;
+
+    for (i = 0; i < n1; i++) {
+       bt_set_child(bt, ret1, i, nodes[i]);
+       if (i+1 < n1)
+           bt_set_element(bt, ret1, i, elements[i]);
+    }
+    if (n2) {
+       if (outelt) *outelt = elements[n1-1];
+       for (i = 0; i < n2; i++) {
+           bt_set_child(bt, ret2, i, nodes[n1+i]);
+           if (i+1 < n2)
+               bt_set_element(bt, ret2, i, elements[n1+i]);
+       }
+    }
+
+    ifree(nodes);
+    ifree(elements);
+}
+
+/*
+ * Fiddly little compare functions for use in special cases of
+ * findrelpos. One always returns +1 (a > b), the other always
+ * returns -1 (a < b).
+ */
+static int bt_cmp_greater(void *state,
+                         const bt_element_t a, const bt_element_t b)
+{
+    return +1;
+}
+static int bt_cmp_less(void *state,
+                      const bt_element_t a, const bt_element_t b)
+{
+    return -1;
+}
+
+/* ----------------------------------------------------------------------
+ * User-visible administration routines.
+ */
+
+btree *bt_new(cmpfn_t cmp, copyfn_t copy, freefn_t freeelt,
+             int propsize, int propalign, propmakefn_t propmake,
+             propmergefn_t propmerge, void *state, int mindegree)
+{
+    btree *ret;
+
+    ret = new1(btree);
+    ret->mindegree = mindegree;
+    ret->maxdegree = 2*mindegree;
+    ret->depth = 0;                   /* not even a root right now */
+    ret->root = NODE_ADDR_NULL;
+    ret->cmp = cmp;
+    ret->copy = copy;
+    ret->freeelt = freeelt;
+    ret->propsize = propsize;
+    ret->propalign = propalign;
+    ret->propoffset = sizeof(nodecomponent) * (ret->maxdegree*2 + 2);
+    if (propalign > 0) {
+       ret->propoffset += propalign - 1;
+       ret->propoffset -= ret->propoffset % propalign;
+    }
+    ret->propmake = propmake;
+    ret->propmerge = propmerge;
+    ret->userstate = state;
+
+    return ret;
+}
+
+static void bt_free_node(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    int i;
+
+    for (i = 0; i < bt_subtrees(bt, n); i++) {
+       node_addr na;
+       nodeptr n2;
+
+       na = bt_child(bt, n, i);
+       if (!bt_unref_node(bt, na)) {
+           n2 = bt_write_lock_child(bt, n, i);
+           bt_free_node(bt, n2);
+       }
+    }
+
+    if (bt->freeelt) {
+       for (i = 0; i < bt_subtrees(bt, n)-1; i++)
+           bt->freeelt(bt->userstate, bt_element(bt, n, i));
+    }
+
+    bt_destroy_node(bt, n);
+}
+
+void bt_free(btree *bt)
+{
+    nodeptr n;
+
+    if (!bt_unref_node(bt, bt->root)) {
+       n = bt_write_lock_root(bt);
+       bt_free_node(bt, n);
+    }
+
+    sfree(bt);
+}
+
+btree *bt_clone(btree *bt)
+{
+    btree *bt2;
+
+    bt2 = bt_new(bt->cmp, bt->copy, bt->freeelt, bt->propsize, bt->propalign,
+                bt->propmake, bt->propmerge, bt->userstate, bt->mindegree);
+    bt2->depth = bt->depth;
+    bt2->root = bt_ref_node(bt, bt->root);
+    return bt2;
+}
+
+/*
+ * Nice simple function to count the size of a tree.
+ */
+int bt_count(btree *bt)
+{
+    int count;
+    nodeptr n;
+
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+    if (n) {
+       count = bt_node_count(bt, n);
+       bt_read_unlock(bt, n);
+       return count;
+    } else {
+       return 0;
+    }
+}
+
+/* ----------------------------------------------------------------------
+ * Actual B-tree algorithms.
+ */
+
+/*
+ * Find an element by numeric index. bt_index_w is the same, but
+ * works with write locks instead of read locks, so it guarantees
+ * to return an element with only one reference to it. (You'd use
+ * this if you were using tree cloning, and wanted to modify the
+ * element once you'd found it.)
+ */
+bt_element_t bt_index(btree *bt, int index)
+{
+    nodeptr n, n2;
+    int child, ends;
+
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+
+    if (index < 0 || index >= bt_node_count(bt, n)) {
+       bt_read_unlock(bt, n);
+       return NULL;
+    }
+
+    while (1) {
+       child = bt_lookup_pos(bt, n, &index, &ends);
+       if (ends & ENDS_RIGHT) {
+           bt_element_t ret = bt_element(bt, n, child);
+           bt_read_unlock(bt, n);
+           return ret;
+       }
+       n2 = bt_read_lock_child(bt, n, child);
+       bt_read_unlock(bt, n);
+       n = n2;
+       assert(n != NULL);
+    }
+}
+
+bt_element_t bt_index_w(btree *bt, int index)
+{
+    nodeptr n, n2;
+    int nnodes, child, ends;
+    nodeptr *nodes;
+    bt_element_t ret;
+
+    nodes = inewn(nodeptr, bt->depth+1);
+    nnodes = 0;
+
+    n = bt_write_lock_root(bt);
+
+    if (index < 0 || index >= bt_node_count(bt, n)) {
+       bt_write_unlock(bt, n);
+       return NULL;
+    }
+
+    while (1) {
+       nodes[nnodes++] = n;
+       child = bt_lookup_pos(bt, n, &index, &ends);
+       if (ends & ENDS_RIGHT) {
+           ret = bt_element(bt, n, child);
+           break;
+       }
+       n2 = bt_write_lock_child(bt, n, child);
+       n = n2;
+       assert(n != NULL);
+    }
+
+    while (nnodes-- > 0)
+       bt_write_unlock(bt, nodes[nnodes]);
+
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Search for an element by sorted order.
+ */
+bt_element_t bt_findrelpos(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp,
+                          int relation, int *index)
+{
+    nodeptr n, n2;
+    int child, is_elt;
+    bt_element_t gotit;
+    int pos = 0;
+    int count;
+
+    if (!cmp) cmp = bt->cmp;
+
+    /*
+     * Special case: relation LT/GT and element NULL means get an
+     * extreme element of the tree. We do this by fudging the
+     * compare function so that our NULL element will be considered
+     * infinitely large or infinitely small.
+     */
+    if (element == NULL) {
+       assert(relation == BT_REL_LT || relation == BT_REL_GT);
+       if (relation == BT_REL_LT)
+           cmp = bt_cmp_greater;      /* always returns a > b */
+       else
+           cmp = bt_cmp_less;         /* always returns a < b */
+    }
+
+    gotit = NULL;
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+    if (!n)
+       return NULL;
+    count = bt_node_count(bt, n);
+    while (n) {
+       child = bt_lookup_cmp(bt, n, element, cmp, &is_elt);
+       if (is_elt) {
+           pos += bt_child_startpos(bt, n, child+1) - 1;
+           gotit = bt_element(bt, n, child);
+           bt_read_unlock(bt, n);
+           break;
+       } else {
+           pos += bt_child_startpos(bt, n, child);
+           n2 = bt_read_lock_child(bt, n, child);
+           bt_read_unlock(bt, n);
+           n = n2;
+       }
+    }
+
+    /*
+     * Now all nodes are unlocked, and we are _either_ (a) holding
+     * an element in `gotit' whose index we have in `pos', _or_ (b)
+     * holding nothing in `gotit' but we know the index of the
+     * next-higher element.
+     */
+    if (gotit) {
+       /*
+        * We have the real element. For EQ, LE and GE relations we
+        * can now just return it; otherwise we must return the
+        * next element down or up.
+        */
+       if (relation == BT_REL_LT)
+           gotit = bt_index(bt, --pos);
+       else if (relation == BT_REL_GT)
+           gotit = bt_index(bt, ++pos);
+    } else {
+       /*
+        * We don't have the real element. For EQ relation we now
+        * just give up; for everything else we return the next
+        * element down or up.
+        */
+       if (relation == BT_REL_LT || relation == BT_REL_LE)
+           gotit = bt_index(bt, --pos);
+       else if (relation == BT_REL_GT || relation == BT_REL_GE)
+           gotit = bt_index(bt, pos);
+    }
+
+    if (gotit && index) *index = pos;
+    return gotit;
+}
+bt_element_t bt_findrel(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp,
+                       int relation)
+{
+    return bt_findrelpos(bt, element, cmp, relation, NULL);
+}
+bt_element_t bt_findpos(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp,
+                       int *index)
+{
+    return bt_findrelpos(bt, element, cmp, BT_REL_EQ, index);
+}
+bt_element_t bt_find(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp)
+{
+    return bt_findrelpos(bt, element, cmp, BT_REL_EQ, NULL);
+}
+
+/*
+ * Find an element by property-based search. Returns the element
+ * (if one is selected - the search can also terminate by
+ * descending to a nonexistent subtree of a leaf node, equivalent
+ * to selecting the _gap_ between two elements); also returns the
+ * index of either the element or the gap in `*index' if `index' is
+ * non-NULL.
+ */
+bt_element_t bt_propfind(btree *bt, searchfn_t search, void *sstate,
+                        int *index)
+{
+    nodeptr n, n2;
+    int i, j, count, is_elt;
+    void **props;
+    int *counts;
+    bt_element_t *elts;
+    bt_element_t *e = NULL;
+
+    props = inewn(void *, bt->maxdegree);
+    counts = inewn(int, bt->maxdegree);
+    elts = inewn(bt_element_t, bt->maxdegree);
+
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+
+    count = 0;
+
+    while (n) {
+       int ntrees = bt_subtrees(bt, n);
+
+       /*
+        * Prepare the arguments to the search function.
+        */
+       for (i = 0; i < ntrees; i++) {
+           props[i] = bt_child_prop(bt, n, i);
+           counts[i] = bt_child_count(bt, n, i);
+           if (i < ntrees-1)
+               elts[i] = bt_element(bt, n, i);
+       }
+
+       /*
+        * Call the search function.
+        */
+       i = search(bt->userstate, sstate, ntrees,
+                  props, counts, elts, &is_elt);
+
+       if (!is_elt) {
+           /*
+            * Descend to subtree i. Update `count' to consider
+            * everything (both subtrees and elements) before that
+            * subtree.
+            */
+           for (j = 0; j < i; j++)
+               count += 1 + bt_child_count(bt, n, j);
+           n2 = bt_read_lock_child(bt, n, i);
+           bt_read_unlock(bt, n);
+           n = n2;
+       } else {
+           /*
+            * Return element i. Update `count' to consider
+            * everything (both subtrees and elements) before that
+            * element.
+            */
+           for (j = 0; j <= i; j++)
+               count += 1 + bt_child_count(bt, n, j);
+           count--;                   /* don't count element i itself */
+           e = bt_element(bt, n, i);
+           bt_read_unlock(bt, n);
+           break;
+       }
+    }
+
+    ifree(props);
+    ifree(counts);
+    ifree(elts);
+
+    if (index) *index = count;
+    return e;
+}
+
+/*
+ * Replace the element at a numeric index by a new element. Returns
+ * the old element.
+ * 
+ * Can also be used when the new element is the _same_ as the old
+ * element, but has changed in some way that will affect user
+ * properties.
+ */
+bt_element_t bt_replace(btree *bt, bt_element_t element, int index)
+{
+    nodeptr n;
+    nodeptr *nodes;
+    bt_element_t ret;
+    int nnodes, child, ends;
+
+    nodes = inewn(nodeptr, bt->depth+1);
+    nnodes = 0;
+
+    n = bt_write_lock_root(bt);
+
+    if (index < 0 || index >= bt_node_count(bt, n)) {
+       bt_write_unlock(bt, n);
+       return NULL;
+    }
+
+    while (1) {
+       nodes[nnodes++] = n;
+       child = bt_lookup_pos(bt, n, &index, &ends);
+       if (ends & ENDS_RIGHT) {
+           ret = bt_element(bt, n, child);
+           bt_set_element(bt, n, child, element);
+           break;
+       }
+       n = bt_write_lock_child(bt, n, child);
+       assert(n != NULL);
+    }
+    
+    while (nnodes-- > 0)
+       bt_write_unlock(bt, nodes[nnodes]);
+
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Add at a specific position. As we search down the tree we must
+ * write-lock every node we meet, since otherwise we might fail to
+ * clone nodes that will end up pointing to different things.
+ */
+void bt_addpos(btree *bt, bt_element_t element, int pos)
+{
+    nodeptr n;
+    node_addr left, right, single;
+    nodeptr *nodes;
+    int *childposns;
+    int nnodes, child;
+
+    /*
+     * Since in a reference-counted tree we can't have parent
+     * links, we will have to use O(depth) space to store the list
+     * of nodeptrs we have gone through, so we can un-write-lock
+     * them when we've finished. We also store the subtree index we
+     * descended to at each stage.
+     */
+    nodes = inewn(nodeptr, bt->depth+1);
+    childposns = inewn(int, bt->depth+1);
+    nnodes = 0;
+
+    n = bt_write_lock_root(bt);
+
+    assert(pos >= 0 && pos <= (n ? bt_node_count(bt, n) : 0));
+
+    /*
+     * Scan down the tree, write-locking nodes, until we find the
+     * empty subtree where we want to insert the item.
+     */
+    while (n) {
+       nodes[nnodes] = n;
+       child = bt_lookup_pos(bt, n, &pos, NULL);
+       childposns[nnodes] = child;
+       nnodes++;
+       n = bt_write_lock_child(bt, n, child);
+    }
+
+    left = right = NODE_ADDR_NULL;
+
+    /*
+     * Now nodes[nnodes-1] wants to have subtree index
+     * childposns[nnodes-1] replaced by the node/element/node triple
+     * (left,element,right). Propagate this up the tree until we
+     * can stop.
+     */
+    while (nnodes-- > 0) {
+       n = nodes[nnodes];
+       if (bt_subtrees(bt, n) == bt_max_subtrees(bt)) {
+           nodeptr lptr, rptr;
+           /* Split the node and carry on up. */
+           bt_xform(bt, NODE_ADD_ELT, childposns[nnodes],
+                    n, NULL, element, left, right,
+                    bt_min_subtrees(bt), &lptr, &rptr, &element);
+           left = bt_write_unlock(bt, lptr);
+           right = bt_write_unlock(bt, rptr);
+       } else {
+           bt_xform(bt, NODE_ADD_ELT, childposns[nnodes],
+                    n, NULL, element, left, right,
+                    NODE_JOIN, &n, NULL, NULL);
+           single = bt_write_unlock(bt, n);
+           break;
+       }
+    }
+
+    /*
+     * If nnodes < 0, we have just split the root and we need to
+     * build a new root node.
+     */
+    if (nnodes < 0) {
+       bt_new_root(bt, left, right, element);
+    } else {
+       /*
+        * Now nodes[nnodes-1] just wants to have child pointer
+        * child[nnodes-1] replaced by `single', in case the
+        * subtree was moved. Propagate this back up to the root,
+        * unlocking all nodes.
+        */
+       while (nnodes-- > 0) {
+           bt_set_child(bt, nodes[nnodes], childposns[nnodes], single);
+           single = bt_write_unlock(bt, nodes[nnodes]);
+       }
+    }
+
+    ifree(nodes);
+    ifree(childposns);
+}
+
+/*
+ * Add an element in sorted order. This is a wrapper on bt_addpos()
+ * which finds the numeric index to add the item at and then calls
+ * addpos. This isn't an optimal use of time, but it saves space by
+ * avoiding starting to clone multiply-linked nodes until it's
+ * known that the item _can_ be added to the tree (and isn't
+ * duplicated in it already).
+ */
+bt_element_t bt_add(btree *bt, bt_element_t element)
+{
+    nodeptr n, n2;
+    int child, is_elt;
+    int pos = 0;
+
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+    while (n) {
+       child = bt_lookup_cmp(bt, n, element, bt->cmp, &is_elt);
+       if (is_elt) {
+           bt_read_unlock(bt, n);
+           return bt_element(bt, n, child);   /* element exists already */
+       } else {
+           pos += bt_child_startpos(bt, n, child);
+           n2 = bt_read_lock_child(bt, n, child);
+           bt_read_unlock(bt, n);
+           n = n2;
+       }
+    }
+    bt_addpos(bt, element, pos);
+    return element;
+}
+
+/*
+ * Delete an element given its numeric position. Returns the
+ * element deleted.
+ */
+bt_element_t bt_delpos(btree *bt, int pos)
+{
+    nodeptr n, c, c2, saved_n;
+    nodeptr *nodes;
+    int nnodes, child, nroot, pos2, ends, st, splitpoint, saved_pos;
+    bt_element_t e, ret;
+
+    /*
+     * Just like in bt_add, we store the set of nodeptrs we
+     * write-locked on the way down, so we can unlock them on the
+     * way back up.
+     */
+    nodes = inewn(nodeptr, bt->depth+1);
+    nnodes = 0;
+
+    n = bt_write_lock_root(bt);
+    nroot = TRUE;
+    saved_n = NULL;
+
+    if (!n || pos < 0 || pos >= bt_node_count(bt, n)) {
+       if (n)
+           bt_write_unlock(bt, n);
+       return NULL;
+    }
+
+    while (1) {
+       nodes[nnodes++] = n;
+
+       /*
+        * Find out which subtree to descend to.
+        */
+       pos2 = pos;
+       child = bt_lookup_pos(bt, n, &pos, &ends);
+       c = bt_write_lock_child(bt, n, child);
+       if (c && bt_subtrees(bt, c) == bt_min_subtrees(bt)) {
+           /*
+            * We're trying to descend to a subtree that's of
+            * minimum size. Do something!
+            */
+           if (child > 0) {
+               /*
+                * Either move a subtree from the left sibling, or
+                * merge with it. (Traditionally we would only
+                * merge if we can't move a subtree from _either_
+                * sibling, but this way avoids too many extra
+                * write locks.)
+                */
+               c2 = c;
+               c = bt_write_lock_child(bt, n, child-1);
+               e = bt_element(bt, n, child-1);
+               st = bt_subtrees(bt, c);
+               if (st > bt_min_subtrees(bt))
+                   splitpoint = st - 2;
+               else
+                   splitpoint = NODE_JOIN;
+               child--;
+           } else {
+               /*
+                * Likewise on the right-hand side.
+                */
+               c2 = bt_write_lock_child(bt, n, child+1);
+               e = bt_element(bt, n, child);
+               st = bt_subtrees(bt, c2);
+               if (st > bt_min_subtrees(bt))
+                   splitpoint = bt_min_subtrees(bt);
+               else
+                   splitpoint = NODE_JOIN;
+           }
+           
+           if (splitpoint == NODE_JOIN) {
+               /*
+                * So if we're merging nodes, go to it...
+                */
+               bt_xform(bt, NODE_AS_IS, 0,
+                        c, c2, e, NODE_ADDR_NULL, NODE_ADDR_NULL,
+                        NODE_JOIN, &c, NULL, NULL);
+               bt_xform(bt, NODE_DEL_ELT, child,
+                        n, NULL, NULL, bt_node_addr(bt, c), NODE_ADDR_NULL,
+                        NODE_JOIN, &n, NULL, NULL);
+               if (nroot && bt_subtrees(bt, n) == 1) {
+                   /*
+                    * Whoops, we just merged the last two children
+                    * of the root. Better relocate the root.
+                    */
+                   bt_shift_root(bt, n, bt_node_addr(bt, c));
+                   nnodes--;          /* don't leave it in nodes[]! */
+                   n = NULL;
+                   bt_write_relock(bt, c, TRUE);
+               } else
+                   bt_write_unlock(bt, c);
+           } else {
+               /*
+                * Or if we're redistributing subtrees, go to that.
+                */
+               bt_xform(bt, NODE_AS_IS, 0,
+                        c, c2, e, NODE_ADDR_NULL, NODE_ADDR_NULL,
+                        splitpoint, &c, &c2, &e);
+               bt_set_element(bt, n, child, e);
+               bt_write_unlock(bt, c);
+               bt_write_unlock(bt, c2);
+           }
+
+           if (n) {
+               /* Recompute the counts in n so we can do lookups again. */
+               bt_write_relock(bt, n, TRUE);
+
+               /* Having done the transform, redo the position lookup. */
+               pos = pos2;
+               child = bt_lookup_pos(bt, n, &pos, &ends);
+               c = bt_write_lock_child(bt, n, child);
+           } else {
+               pos = pos2;
+           }
+       }
+
+       /*
+        * Now see if this node contains the element we're
+        * looking for.
+        */
+       if (n && (ends & ENDS_RIGHT)) {
+           /*
+            * It does. Element number `child' is the element we
+            * want to delete. See if this is a leaf node...
+            */
+           if (!bt_is_leaf(bt, n)) {
+               /*
+                * It's not a leaf node. So we save the nodeptr and
+                * element index for later reference, and decrement
+                * `pos' so that we're searching for the element to its
+                * left, which _will_ be in a leaf node.
+                */
+               saved_n = n;
+               saved_pos = child;
+               pos--;
+           } else {
+               /*
+                * We've reached a leaf node. Check to see if an
+                * internal-node position was stored in saved_n and
+                * saved_pos, and move this element there if so.
+                */
+               if (saved_n) {
+                   ret = bt_element(bt, saved_n, saved_pos);
+                   bt_set_element(bt, saved_n, saved_pos,
+                                  bt_element(bt, n, child));
+               } else {
+                   ret = bt_element(bt, n, child);
+               }
+               /* Then delete it from the leaf node. */
+               bt_xform(bt, NODE_DEL_ELT, child,
+                        n, NULL, NULL, NODE_ADDR_NULL, NODE_ADDR_NULL,
+                        NODE_JOIN, &n, NULL, NULL);
+               /*
+                * Final special case: if this is the root node and
+                * we've just deleted its last element, we should
+                * destroy it and leave a completely empty tree.
+                */
+               if (nroot && bt_subtrees(bt, n) == 1) {
+                   bt_shift_root(bt, n, NODE_ADDR_NULL);
+                   nnodes--;          /* and take it out of nodes[] */
+               }
+               /* Now we're done */
+               break;
+           }
+       }
+
+       /* Descend to the child and go round again. */
+       n = c;
+       nroot = FALSE;
+    }
+
+    /*
+     * All done. Zip back up the tree un-write-locking nodes.
+     */
+    while (nnodes-- > 0)
+       bt_write_unlock(bt, nodes[nnodes]);
+
+    ifree(nodes);
+
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Delete an element in sorted order.
+ */
+bt_element_t bt_del(btree *bt, bt_element_t element)
+{
+    int index;
+    if (!bt_findrelpos(bt, element, NULL, BT_REL_EQ, &index))
+       return NULL;                   /* wasn't there */
+    return bt_delpos(bt, index);
+}
+
+/*
+ * Join two trees together, given their respective depths and a
+ * middle element. Puts the resulting tree in the root of `bt'.
+ * 
+ * This internal routine assumes that the trees have the same
+ * degree.
+ * 
+ * The input nodeptrs are assumed to be write-locked, but none of
+ * their children are yet write-locked.
+ */
+static void bt_join_internal(btree *bt, nodeptr lp, nodeptr rp,
+                           bt_element_t sep, int ld, int rd)
+{
+    nodeptr *nodes;
+    int *childposns;
+    int nnodes, nodessize;
+    int lsub, rsub;
+
+    /*
+     * We will need to store parent nodes up to the difference
+     * between ld and rd.
+     */
+    nodessize = (ld < rd ? rd-ld : ld-rd);
+    if (nodessize) {                  /* we may not need _any_! */
+       nodes = inewn(nodeptr, nodessize);
+       childposns = inewn(int, nodessize);
+    }
+    nnodes = 0;
+
+    if (ld > rd) {
+       bt->root = bt_node_addr(bt, lp);
+       bt->depth = ld;
+       /* If the left tree is taller, search down its right-hand edge. */
+       while (ld > rd) {
+           int child = bt_subtrees(bt, lp) - 1;
+           nodeptr n = bt_write_lock_child(bt, lp, child);
+           nodes[nnodes] = lp;
+           childposns[nnodes] = child;
+           nnodes++;
+           lp = n;
+           ld--;
+       }
+    } else {
+       bt->root = bt_node_addr(bt, rp);
+       bt->depth = rd;
+       /* If the right tree is taller, search down its left-hand edge. */
+       while (rd > ld) {
+           nodeptr n = bt_write_lock_child(bt, rp, 0);
+           nodes[nnodes] = rp;
+           childposns[nnodes] = 0;
+           nnodes++;
+           rp = n;
+           rd--;
+       }
+    }
+
+    /*
+     * So we now want to combine nodes lp and rp into either one or
+     * two plausibly-sized nodes, whichever is feasible. We have a
+     * joining element `sep'.
+     */
+    lsub = (lp ? bt_subtrees(bt, lp) : 0);
+    rsub = (rp ? bt_subtrees(bt, rp) : 0);
+    if (lp && rp && lsub + rsub <= bt_max_subtrees(bt)) {
+       node_addr la;
+       /* Join the nodes into one. */
+       bt_xform(bt, NODE_AS_IS, 0, lp, rp, sep,
+                NODE_ADDR_NULL, NODE_ADDR_NULL,
+                NODE_JOIN, &lp, NULL, NULL);
+       /* Unlock the node. */
+       la = bt_write_unlock(bt, lp);
+       /* Update the child pointer in the next node up. */
+       if (nnodes > 0)
+           bt_set_child(bt, nodes[nnodes-1], childposns[nnodes-1], la);
+       else
+           bt->root = la;
+    } else {
+       node_addr la, ra;
+       if (!lp || !rp) {
+           la = NODE_ADDR_NULL;
+           ra = NODE_ADDR_NULL;
+       } else {
+           int lsize, rsize;
+           /* Re-split the nodes into two plausibly sized ones. */
+           lsize = lsub + rsub;
+           rsize = lsize / 2;
+           lsize -= rsize;
+           bt_xform(bt, NODE_AS_IS, 0, lp, rp, sep,
+                    NODE_ADDR_NULL, NODE_ADDR_NULL,
+                    lsize-1, &lp, &rp, &sep);
+           /* Unlock the nodes. */
+           la = bt_write_unlock(bt, lp);
+           ra = bt_write_unlock(bt, rp);
+       }
+
+       /*
+        * Now we have to do the addition thing: progress up the
+        * tree replacing a single subtree pointer with the
+        * la/sep/ra assembly, until no more nodes have to split as
+        * a result.
+        */
+       while (nnodes-- > 0) {
+           nodeptr n = nodes[nnodes];
+           if (bt_subtrees(bt, n) == bt_max_subtrees(bt)) {
+               /* Split the node and carry on up. */
+               bt_xform(bt, NODE_ADD_ELT, childposns[nnodes],
+                        n, NULL, sep, la, ra,
+                        bt_min_subtrees(bt), &lp, &rp, &sep);
+               la = bt_write_unlock(bt, lp);
+               ra = bt_write_unlock(bt, rp);
+           } else {
+               bt_xform(bt, NODE_ADD_ELT, childposns[nnodes],
+                        n, NULL, sep, la, ra,
+                        NODE_JOIN, &n, NULL, NULL);
+               bt_write_unlock(bt, n);
+               break;
+           }
+       }
+
+       /*
+        * If nnodes < 0, we have just split the root and we need
+        * to build a new root node.
+        */
+       if (nnodes < 0)
+           bt_new_root(bt, la, ra, sep);
+    }
+
+    /*
+     * Now we just need to go back up and unlock any remaining
+     * nodes. Also here we ensure the root points where it should.
+     */
+    while (nnodes-- > 0) {
+       node_addr na;
+       na = bt_write_unlock(bt, nodes[nnodes]);
+       if (nnodes == 0)
+           bt->root = na;
+    }
+
+    if (nodessize) {
+       ifree(nodes);
+       ifree(childposns);
+    }
+}
+
+/*
+ * External interfaces to the join functionality: join and joinr
+ * (differing only in which B-tree structure they leave without any
+ * elements, and which they return the combined tree in).
+ */
+btree *bt_join(btree *bt1, btree *bt2)
+{
+    nodeptr root1, root2;
+    int size2;
+
+    size2 = bt_count(bt2);
+    if (size2 > 0) {
+       bt_element_t sep;
+
+       if (bt1->cmp) {
+           /*
+            * The trees are ordered, so verify the ordering
+            * condition: ensure nothing in bt1 is greater than or
+            * equal to the minimum element in bt2.
+            */
+           sep = bt_index(bt2, 0);
+           sep = bt_findrelpos(bt1, sep, NULL, BT_REL_GE, NULL);
+           if (sep)
+               return NULL;
+       }
+
+       sep = bt_delpos(bt2, 0);
+       root1 = bt_write_lock_root(bt1);
+       root2 = bt_write_lock_root(bt2);
+       bt_join_internal(bt1, root1, root2, sep, bt1->depth, bt2->depth);
+       bt2->root = NODE_ADDR_NULL;
+       bt2->depth = 0;
+    }
+    return bt1;
+}
+
+btree *bt_joinr(btree *bt1, btree *bt2)
+{
+    nodeptr root1, root2;
+    int size1;
+    
+    size1 = bt_count(bt1);
+    if (size1 > 0) {
+       bt_element_t sep;
+
+       if (bt2->cmp) {
+           /*
+            * The trees are ordered, so verify the ordering
+            * condition: ensure nothing in bt2 is less than or
+            * equal to the maximum element in bt1.
+            */
+           sep = bt_index(bt1, size1-1);
+           sep = bt_findrelpos(bt2, sep, NULL, BT_REL_LE, NULL);
+           if (sep)
+               return NULL;
+       }
+
+       sep = bt_delpos(bt1, size1-1);
+       root1 = bt_write_lock_root(bt1);
+       root2 = bt_write_lock_root(bt2);
+       bt_join_internal(bt2, root1, root2, sep, bt1->depth, bt2->depth);
+       bt1->root = NODE_ADDR_NULL;
+       bt1->depth = 0;
+    }
+    return bt2;
+}
+
+/*
+ * Perform the healing process after a tree has been split. `rhs'
+ * is set if the cut edge is the one on the right.
+ */
+static void bt_split_heal(btree *bt, int rhs)
+{
+    nodeptr n;
+    nodeptr *nodes;
+    int nnodes;
+
+    nodes = inewn(nodeptr, bt->depth);
+    nnodes = 0;
+
+    n = bt_write_lock_root(bt);
+
+    /*
+     * First dispense with completely trivial cases: a root node
+     * containing only one subtree can be thrown away instantly.
+     */
+    while (n && bt_subtrees(bt, n) == 1) {
+       nodeptr n2 = bt_write_lock_child(bt, n, 0);
+       bt_shift_root(bt, n, bt_node_addr(bt, n2));
+       n = n2;
+    }
+
+    /*
+     * Now we have a plausible root node. Start going down the cut
+     * edge looking for undersized or minimum nodes, and arranging
+     * for them to be above minimum size.
+     */
+    while (n) {
+       int edge, next, elt, size_e, size_n, size_total;
+       nodeptr ne, nn, nl, nr;
+       bt_element_t el;
+
+       nodes[nnodes++] = n;
+
+       if (rhs) {
+           edge = bt_subtrees(bt, n) - 1;
+           next = edge - 1;
+           elt = next;
+       } else {
+           edge = 0;
+           next = 1;
+           elt = edge;
+       }
+
+       ne = bt_write_lock_child(bt, n, edge);
+       if (!ne)
+           break;
+
+       size_e = bt_subtrees(bt, ne);
+
+       if (size_e <= bt_min_subtrees(bt)) {
+           nn = bt_write_lock_child(bt, n, next);
+           el = bt_element(bt, n, elt);
+           size_n = bt_subtrees(bt, nn);
+           if (edge < next)
+               nl = ne, nr = nn;
+           else
+               nl = nn, nr = ne;
+           size_total = size_e + size_n;
+           if (size_e + size_n <= bt_max_subtrees(bt)) {
+               /*
+                * Merge the edge node and its sibling together.
+                */
+               bt_xform(bt, NODE_AS_IS, 0, nl, nr, el,
+                        NODE_ADDR_NULL, NODE_ADDR_NULL,
+                        NODE_JOIN, &ne, NULL, NULL);
+               bt_xform(bt, NODE_DEL_ELT, elt, n, NULL, NULL,
+                        bt_node_addr(bt, ne), NODE_ADDR_NULL,
+                        NODE_JOIN, &n, NULL, NULL);
+               /*
+                * It's possible we've just trashed the root of the
+                * tree, again.
+                */
+               if (bt_subtrees(bt, n) == 1) {
+                   bt_shift_root(bt, n, bt_node_addr(bt, ne));
+                   nnodes--;          /* and take it out of nodes[] */
+               }
+           } else {
+               /*
+                * Redistribute subtrees between the edge node and
+                * its sibling.
+                */
+               int split;
+               size_e = (size_total + 1) / 2;
+               assert(size_e > bt_min_subtrees(bt));
+               if (next < edge)
+                   split = size_total - size_e - 1;
+               else
+                   split = size_e - 1;
+               bt_xform(bt, NODE_AS_IS, 0, nl, nr, el,
+                        NODE_ADDR_NULL, NODE_ADDR_NULL,
+                        split, &nl, &nr, &el);
+               bt_write_unlock(bt, nn);
+               bt_set_element(bt, n, elt, el);
+           }
+       }
+
+       n = ne;
+    }
+
+    /*
+     * Now we just need to go back up and unlock any remaining
+     * nodes.
+     */
+    while (nnodes-- > 0)
+       bt_write_unlock(bt, nodes[nnodes]);
+
+    ifree(nodes);
+}
+
+/*
+ * Split a tree by numeric position. The new tree returned is the
+ * one on the right; the original tree contains the stuff on the
+ * left.
+ */
+static btree *bt_split_internal(btree *bt1, int index)
+{
+    btree *bt2;
+    nodeptr *lnodes, *rnodes;
+    nodeptr n1, n2, n;
+    int nnodes, child;
+
+    bt2 = bt_new(bt1->cmp, bt1->copy, bt1->freeelt, bt1->propsize,
+                bt1->propalign, bt1->propmake, bt1->propmerge,
+                bt1->userstate, bt1->mindegree);
+    bt2->depth = bt1->depth;
+
+    lnodes = inewn(nodeptr, bt1->depth);
+    rnodes = inewn(nodeptr, bt2->depth);
+    nnodes = 0;
+
+    n1 = bt_write_lock_root(bt1);
+    while (n1) {
+       child = bt_lookup_pos(bt1, n1, &index, NULL);
+       n = bt_write_lock_child(bt1, n1, child);
+       bt_xform(bt1, NODE_ADD_ELT, child, n1, NULL, NULL,
+                bt_node_addr(bt1, n), NODE_ADDR_NULL,
+                child, &n1, &n2, NULL);
+       lnodes[nnodes] = n1;
+       rnodes[nnodes] = n2;
+       if (nnodes > 0)
+           bt_set_child(bt2, rnodes[nnodes-1], 0, bt_node_addr(bt2, n2));
+       else
+           bt2->root = bt_node_addr(bt2, n2);
+       nnodes++;
+       n1 = n;
+    }
+
+    /*
+     * Now we go back up and unlock all the nodes. At this point we
+     * don't mess with user properties, because there's the danger
+     * of a node containing no subtrees _or_ elements and hence us
+     * having to invent a notation for an empty property. We're
+     * going to make a second healing pass in a moment anyway,
+     * which will sort all that out for us.
+     */
+    while (nnodes-- > 0) {
+       bt_write_unlock_internal(bt1, lnodes[nnodes], FALSE);
+       bt_write_unlock_internal(bt2, rnodes[nnodes], FALSE);
+    }
+
+    /*
+     * Then we make a healing pass down each side of the tree.
+     */
+    bt_split_heal(bt1, TRUE);
+    bt_split_heal(bt2, FALSE);
+
+    ifree(lnodes);
+    ifree(rnodes);
+
+    return bt2;
+}
+
+/*
+ * Split a tree at a numeric index.
+ */
+btree *bt_splitpos(btree *bt, int index, int before)
+{
+    btree *ret;
+    node_addr na;
+    int count, nd;
+    nodeptr n;
+
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+    count = (n ? bt_node_count(bt, n) : 0);
+    bt_read_unlock(bt, n);
+
+    if (index < 0 || index > count)
+       return NULL;
+
+    ret = bt_split_internal(bt, index);
+    if (before) {
+       na = bt->root;
+       bt->root = ret->root;
+       ret->root = na;
+
+       nd = bt->depth;
+       bt->depth = ret->depth;
+       ret->depth = nd;
+    }
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Split a tree at a position dictated by the sorting order.
+ */
+btree *bt_split(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp, int rel)
+{
+    int before, index;
+
+    assert(rel != BT_REL_EQ);         /* has to be an inequality */
+
+    if (rel == BT_REL_GT || rel == BT_REL_GE) {
+       before = TRUE;
+       rel = (rel == BT_REL_GT ? BT_REL_LE : BT_REL_LT);
+    } else {
+       before = FALSE;
+    }
+    if (!bt_findrelpos(bt, element, cmp, rel, &index))
+       index = -1;
+    return bt_splitpos(bt, index+1, before);
+}
+
+#ifdef TEST
+
+#define TEST_DEGREE 4
+#define BT_COPY bt_clone
+#define MAXTREESIZE 10000
+#define MAXLOCKS 100
+
+int errors;
+
+/*
+ * Error reporting function.
+ */
+void error(char *fmt, ...) {
+    va_list ap;
+    fprintf(stderr, "ERROR: ");
+    va_start(ap, fmt);
+    vfprintf(stderr, fmt, ap);
+    va_end(ap);
+    fprintf(stderr, "\n");
+    errors++;
+}
+
+/*
+ * See if a tree has a 2-element root node.
+ */
+static int bt_tworoot(btree *bt)
+{
+    nodeptr n;
+    int i;
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+    i = bt_subtrees(bt, n);
+    bt_read_unlock(bt, n);
+    return (i == 2 ? TRUE : FALSE);
+}
+
+/*
+ * Physically copy an entire B-tree. (NB this appears as a test
+ * routine rather than a production one, since reference counting
+ * and bt_clone() provide a better way to do this for real code. If
+ * anyone really needs a genuine physical copy for anything other
+ * than testing reasons, I suppose they could always lift this into
+ * the admin section above.)
+ */
+
+static nodeptr bt_copy_node(btree *bt, nodeptr n)
+{
+    int i, children;
+    nodeptr ret;
+
+    children = bt_subtrees(bt, n);
+    ret = bt_new_node(bt, children);
+
+    for (i = 0; i < children; i++) {
+       nodeptr n2 = bt_read_lock_child(bt, n, i);
+       nodeptr n3;
+       if (n2) {
+           n3 = bt_copy_node(bt, n2);
+           bt_set_child(bt, ret, i, bt_write_unlock(bt, n3));
+       } else {
+           bt_set_child(bt, ret, i, NODE_ADDR_NULL);
+       }
+       bt_read_unlock(bt, n2);
+       
+       if (i < children-1) {
+           bt_element_t e = bt_element(bt, n, i);
+           if (bt->copy)
+               e = bt->copy(bt->userstate, e);
+           bt_set_element(bt, ret, i, e);
+       }
+    }
+
+    return ret;
+}
+
+btree *bt_copy(btree *bt)
+{
+    nodeptr n;
+    btree *bt2;
+
+    bt2 = bt_new(bt->cmp, bt->copy, bt->freeelt, bt->propsize, bt->propalign,
+                bt->propmake, bt->propmerge, bt->userstate, bt->mindegree);
+    bt2->depth = bt->depth;
+
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+    if (n)
+       bt2->root = bt_write_unlock(bt2, bt_copy_node(bt, n));
+    bt_read_unlock(bt, n);
+
+    return bt2;
+}
+
+/*
+ * This function is intended to be called from gdb when debugging
+ * things.
+ */
+void bt_dump_nodes(btree *bt, ...)
+{
+    int i, children;
+    va_list ap;
+    nodeptr n;
+
+    va_start(ap, bt);
+    while (1) {
+       n = va_arg(ap, nodeptr);
+       if (!n)
+           break;
+       printf("%p [%d]:", n, n[bt->maxdegree*2+1].i);
+       children = bt_subtrees(bt, n);
+       for (i = 0; i < children; i++) {
+           printf(" %p", bt_child(bt, n, i).p);
+           if (i < children-1)
+               printf(" %s", (char *)bt_element(bt, n, i));
+       }
+       printf("\n");
+    }
+    va_end(ap);
+}
+
+/*
+ * Verify a tree against an array. Checks that:
+ * 
+ *  - every node has a valid number of subtrees
+ *  - subtrees are either all present (internal node) or all absent
+ *    (leaf)
+ *  - elements are all present
+ *  - every leaf is at exactly the depth claimed by the tree
+ *  - the tree represents the correct list of elements in the
+ *    correct order. (This also tests the ordering constraint,
+ *    assuming the array is correctly constructed.)
+ */
+
+void verifynode(btree *bt, nodeptr n, bt_element_t *array, int *arraypos,
+               int depth)
+{
+    int subtrees, min, max, i, before, after, count;
+
+    /* Check the subtree count. The root can have as few as 2 subtrees. */
+    subtrees = bt_subtrees(bt, n);
+    max = bt_max_subtrees(bt);
+    min = (depth == 1) ? 2 : bt_min_subtrees(bt);
+    if (subtrees > max)
+       error("node %p has too many subtrees (%d > %d)", n, subtrees, max);
+    if (subtrees < min)
+       error("node %p has too few subtrees (%d < %d)", n, subtrees, min);
+
+    /* Check that subtrees are present or absent as required. */
+    for (i = 0; i < subtrees; i++) {
+       node_addr child = bt_child(bt, n, i);
+       if (depth == bt->depth && child.p != NULL)
+           error("leaf node %p child %d is %p not NULL\n", n, i, child);
+       if (depth != bt->depth && child.p == NULL)
+           error("non-leaf node %p child %d is NULL\n", n, i);
+    }
+
+    /* Check that elements are all present. */
+    for (i = 0; i < subtrees-1; i++) {
+       bt_element_t elt = bt_element(bt, n, i);
+       if (elt == NULL)
+           error("node %p element %d is NULL\n", n, i);
+    }
+
+    before = *arraypos;
+
+    /* Now verify the subtrees, and simultaneously check the ordering. */
+    for (i = 0; i < subtrees; i++) {
+       if (depth < bt->depth) {
+           nodeptr child = bt_read_lock_child(bt, n, i);
+           verifynode(bt, child, array, arraypos, depth+1);
+           bt_read_unlock(bt, child);
+       }
+       if (i < subtrees-1) {
+           bt_element_t elt = bt_element(bt, n, i);
+           if (array[*arraypos] != elt) {
+               error("node %p element %d is \"%s\", but array[%d]=\"%s\"",
+                     n, i, elt, *arraypos, array[*arraypos]);
+           }
+           (*arraypos)++;
+       }
+    }
+
+    after = *arraypos;
+
+    /* Check the node count. */
+    count = bt_node_count(bt, n);
+    if (count != after - before)
+       error("node %p count is %d, should be %d", n, count, after - before);
+
+    /*
+     * Check the user properties.
+     */
+    {
+       nodecomponent *prop;
+       int i;
+       int max = 0, total = 0;
+
+       prop = n + bt->maxdegree * 2 + 2;
+
+       for (i = before; i < after; i++) {
+           int c = (unsigned char)*(char *)array[i];
+
+           if (max < c) max = c;
+           total += c;
+       }
+
+       if (prop[0].i != total)
+           error("node %p total prop is %d, should be %d", n,
+                 prop[0].i, total);
+       if (prop[1].i != max)
+           error("node %p max prop is %d, should be %d", n,
+                 prop[1].i, max);
+    }
+}
+
+void verifytree(btree *bt, bt_element_t *array, int arraylen)
+{
+    nodeptr n;
+    int i = 0;
+    n = bt_read_lock_root(bt);
+    if (n) {
+       verifynode(bt, n, array, &i, 1);
+       bt_read_unlock(bt, n);
+    } else {
+       if (bt->depth != 0) {
+           error("tree has null root but depth is %d not zero", bt->depth);
+       }
+    }
+    if (i != arraylen)
+       error("tree contains %d elements, array contains %d",
+             i, arraylen);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+}
+
+int mycmp(void *state, void *av, void *bv) {
+    char const *a = (char const *)av;
+    char const *b = (char const *)bv;
+    return strcmp(a, b);
+}
+
+static void set_invalid_property(void *propv)
+{
+    int *prop = (int *)propv;
+    prop[0] = prop[1] = -1;
+}
+
+void mypropmake(void *state, void *av, void *destv)
+{
+    char const *a = (char const *)av;
+    int *dest = (int *)destv;
+    dest[0] = dest[1] = (unsigned char)*a;
+}
+
+void mypropmerge(void *state, void *s1v, void *s2v, void *destv)
+{
+    int *s1 = (int *)s1v;
+    int *s2 = (int *)s2v;
+    int *dest = (int *)destv;
+    if (!s1v && !s2v) {
+       /* Special `destroy' case. */
+       set_invalid_property(destv);
+       return;
+    }
+    assert(s2[0] >= 0 && s2[1] >= 0);
+    assert(s1 == NULL || (s1[0] >= 0 && s1[1] >= 0));
+    dest[0] = s2[0] + (s1 ? s1[0] : 0);
+    dest[1] = (s1 && s1[1] > s2[1] ? s1[1] : s2[1]);
+}
+
+void array_addpos(bt_element_t *array, int *arraylen, bt_element_t e, int i)
+{
+    bt_element_t e2;
+    int len = *arraylen;
+
+    assert(len < MAXTREESIZE);
+
+    while (i < len) {
+       e2 = array[i];
+       array[i] = e;
+       e = e2;
+       i++;
+    }
+    array[len] = e;
+    *arraylen = len+1;
+}
+
+void array_add(bt_element_t *array, int *arraylen, bt_element_t e)
+{
+    int i;
+    int len = *arraylen;
+
+    for (i = 0; i < len; i++)
+       if (mycmp(NULL, array[i], e) >= 0)
+           break;
+    assert(i == len || mycmp(NULL, array[i], e) != 0);
+    array_addpos(array, arraylen, e, i);
+}
+
+void array_delpos(bt_element_t *array, int *arraylen, int i)
+{
+    int len = *arraylen;
+
+    while (i < len-1) {
+       array[i] = array[i+1];
+       i++;
+    }
+    *arraylen = len-1;
+}
+
+bt_element_t array_del(bt_element_t *array, int *arraylen, bt_element_t e)
+{
+    int i;
+    int len = *arraylen;
+    bt_element_t ret;
+
+    for (i = 0; i < len; i++)
+       if (mycmp(NULL, array[i], e) >= 0)
+           break;
+    if (i < len && mycmp(NULL, array[i], e) == 0) {
+       ret = array[i];
+       array_delpos(array, arraylen, i);
+    } else
+       ret = NULL;
+    return ret;
+}
+
+/* A sample data set and test utility. Designed for pseudo-randomness,
+ * and yet repeatability. */
+
+/*
+ * This random number generator uses the `portable implementation'
+ * given in ANSI C99 draft N869. It assumes `unsigned' is 32 bits;
+ * change it if not.
+ */
+int randomnumber(unsigned *seed) {
+    *seed *= 1103515245;
+    *seed += 12345;
+    return ((*seed) / 65536) % 32768;
+}
+
+#define lenof(x) ( sizeof((x)) / sizeof(*(x)) )
+
+char *strings[] = {
+    "0", "2", "3", "I", "K", "d", "H", "J", "Q", "N", "n", "q", "j", "i",
+    "7", "G", "F", "D", "b", "x", "g", "B", "e", "v", "V", "T", "f", "E",
+    "S", "8", "A", "k", "X", "p", "C", "R", "a", "o", "r", "O", "Z", "u",
+    "6", "1", "w", "L", "P", "M", "c", "U", "h", "9", "t", "5", "W", "Y",
+    "m", "s", "l", "4",
+};
+
+#define NSTR lenof(strings)
+
+void findtest(btree *tree, bt_element_t *array, int arraylen)
+{
+    static const int rels[] = {
+       BT_REL_EQ, BT_REL_GE, BT_REL_LE, BT_REL_LT, BT_REL_GT
+    };
+    static const char *const relnames[] = {
+       "EQ", "GE", "LE", "LT", "GT"
+    };
+    int i, j, rel, index;
+    char *p, *ret, *realret, *realret2;
+    int lo, hi, mid, c;
+
+    for (i = 0; i < (int)NSTR; i++) {
+       p = strings[i];
+       for (j = 0; j < (int)(sizeof(rels)/sizeof(*rels)); j++) {
+           rel = rels[j];
+
+           lo = 0; hi = arraylen-1;
+           while (lo <= hi) {
+               mid = (lo + hi) / 2;
+               c = strcmp(p, array[mid]);
+               if (c < 0)
+                   hi = mid-1;
+               else if (c > 0)
+                   lo = mid+1;
+               else
+                   break;
+           }
+
+           if (c == 0) {
+               if (rel == BT_REL_LT)
+                   ret = (mid > 0 ? array[--mid] : NULL);
+               else if (rel == BT_REL_GT)
+                   ret = (mid < arraylen-1 ? array[++mid] : NULL);
+               else
+                   ret = array[mid];
+           } else {
+               assert(lo == hi+1);
+               if (rel == BT_REL_LT || rel == BT_REL_LE) {
+                   mid = hi;
+                   ret = (hi >= 0 ? array[hi] : NULL);
+               } else if (rel == BT_REL_GT || rel == BT_REL_GE) {
+                   mid = lo;
+                   ret = (lo < arraylen ? array[lo] : NULL);
+               } else
+                   ret = NULL;
+           }
+
+           realret = bt_findrelpos(tree, p, NULL, rel, &index);
+           testlock(-1, 0, NULL);
+           if (realret != ret) {
+               error("find(\"%s\",%s) gave %s should be %s",
+                     p, relnames[j], realret, ret);
+           }
+           if (realret && index != mid) {
+               error("find(\"%s\",%s) gave %d should be %d",
+                     p, relnames[j], index, mid);
+           }
+           if (realret && rel == BT_REL_EQ) {
+               realret2 = bt_index(tree, index);
+               if (realret2 != realret) {
+                   error("find(\"%s\",%s) gave %s(%d) but %d -> %s",
+                         p, relnames[j], realret, index, index, realret2);
+               }
+           }
+       }
+    }
+
+    realret = bt_findrelpos(tree, NULL, NULL, BT_REL_GT, &index);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    if (arraylen && (realret != array[0] || index != 0)) {
+       error("find(NULL,GT) gave %s(%d) should be %s(0)",
+             realret, index, array[0]);
+    } else if (!arraylen && (realret != NULL)) {
+       error("find(NULL,GT) gave %s(%d) should be NULL",
+             realret, index);
+    }
+
+    realret = bt_findrelpos(tree, NULL, NULL, BT_REL_LT, &index);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    if (arraylen && (realret != array[arraylen-1] || index != arraylen-1)) {
+       error("find(NULL,LT) gave %s(%d) should be %s(0)",
+             realret, index, array[arraylen-1]);
+    } else if (!arraylen && (realret != NULL)) {
+       error("find(NULL,LT) gave %s(%d) should be NULL",
+             realret, index);
+    }
+}
+
+void splittest(btree *tree, bt_element_t *array, int arraylen)
+{
+    int i;
+    btree *tree3, *tree4;
+    for (i = 0; i <= arraylen; i++) {
+       printf("splittest: %d\n", i);
+       tree3 = BT_COPY(tree);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       tree4 = bt_splitpos(tree3, i, 0);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       verifytree(tree3, array, i);
+       verifytree(tree4, array+i, arraylen-i);
+       bt_join(tree3, tree4);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       verifytree(tree4, NULL, 0);
+       bt_free(tree4);        /* left empty by join */
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       verifytree(tree3, array, arraylen);
+       bt_free(tree3);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+    }
+}
+
+/*
+ * Called to track read and write locks on nodes.
+ */
+void testlock(int write, int set, nodeptr n)
+{
+    static nodeptr readlocks[MAXLOCKS], writelocks[MAXLOCKS];
+    static int nreadlocks = 0, nwritelocks = 0;
+
+    int i, rp, wp;
+
+    if (write == -1) {
+       /* Called after an operation to ensure all locks are unlocked. */
+       if (nreadlocks != 0 || nwritelocks != 0)
+           error("at least one left-behind lock exists!");
+       return;
+    }
+
+    /* Locking NULL does nothing. Unlocking it is an error. */
+    if (n == NULL) {
+       if (!set)
+           error("attempting to %s-unlock NULL", write ? "write" : "read");
+       return;
+    }
+
+    assert(nreadlocks < MAXLOCKS && nwritelocks < MAXLOCKS);
+
+    /* First look for the node in both lock lists. */
+    rp = wp = -1;
+    for (i = 0; i < nreadlocks; i++)
+       if (readlocks[i] == n)
+           rp = i;
+    for (i = 0; i < nwritelocks; i++)
+       if (writelocks[i] == n)
+           wp = i;
+
+    /* Now diverge based on what we're supposed to be up to. */
+    if (set) {
+       /* Setting a lock. Should not already be locked in either list. */
+       if (rp != -1 || wp != -1) {
+           error("attempt to %s-lock node %p, already %s-locked",
+                 (write ? "write" : "read"), n, (rp==-1 ? "write" : "read"));
+       }
+       if (write)
+           writelocks[nwritelocks++] = n;
+       else
+           readlocks[nreadlocks++] = n;
+    } else {
+       /* Clearing a lock. Should exist in exactly the correct list. */
+       if (write && rp != -1)
+           error("attempt to write-unlock node %p which is read-locked", n);
+       if (!write && wp != -1)
+           error("attempt to read-unlock node %p which is write-locked", n);
+       if (wp != -1) {
+           nwritelocks--;
+           for (i = wp; i < nwritelocks; i++)
+               writelocks[i] = writelocks[i+1];
+       }
+       if (rp != -1) {
+           nreadlocks--;
+           for (i = rp; i < nreadlocks; i++)
+               readlocks[i] = readlocks[i+1];
+       }
+    }
+}
+
+int main(void) {
+    int in[NSTR];
+    int i, j, k;
+    int tworoot, tmplen;
+    unsigned seed = 0;
+    bt_element_t *array;
+    int arraylen;
+    bt_element_t ret, ret2, item;
+    btree *tree, *tree2, *tree3, *tree4;
+
+    setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0);
+    setvbuf(stderr, NULL, _IOLBF, 0);
+    errors = 0;
+
+    for (i = 0; i < (int)NSTR; i++) in[i] = 0;
+    array = newn(bt_element_t, MAXTREESIZE);
+    arraylen = 0;
+    tree = bt_new(mycmp, NULL, NULL, 2*sizeof(int), alignof(int),
+                 mypropmake, mypropmerge, NULL, TEST_DEGREE);
+
+    verifytree(tree, array, arraylen);
+    for (i = 0; i < 10000; i++) {
+        j = randomnumber(&seed);
+        j %= NSTR;
+        printf("trial: %d\n", i);
+        if (in[j]) {
+            printf("deleting %s (%d)\n", strings[j], j);
+           ret2 = array_del(array, &arraylen, strings[j]);
+           ret = bt_del(tree, strings[j]);
+           testlock(-1, 0, NULL);
+           assert((bt_element_t)strings[j] == ret && ret == ret2);
+           verifytree(tree, array, arraylen);
+           in[j] = 0;
+        } else {
+            printf("adding %s (%d)\n", strings[j], j);
+           array_add(array, &arraylen, strings[j]);
+           ret = bt_add(tree, strings[j]);
+           testlock(-1, 0, NULL);
+           assert(strings[j] == ret);
+           verifytree(tree, array, arraylen);
+            in[j] = 1;
+        }
+       /* disptree(tree); */
+       findtest(tree, array, arraylen);
+    }
+
+    while (arraylen > 0) {
+        j = randomnumber(&seed);
+        j %= arraylen;
+       item = array[j];
+       ret2 = array_del(array, &arraylen, item);
+       ret = bt_del(tree, item);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       assert(ret2 == ret);
+       verifytree(tree, array, arraylen);
+    }
+
+    bt_free(tree);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+
+    /*
+     * Now try an unsorted tree. We don't really need to test
+     * delpos because we know del is based on it, so it's already
+     * been tested in the above sorted-tree code; but for
+     * completeness we'll use it to tear down our unsorted tree
+     * once we've built it.
+     */
+    tree = bt_new(NULL, NULL, NULL, 2*sizeof(int), alignof(int),
+                 mypropmake, mypropmerge, NULL, TEST_DEGREE);
+    verifytree(tree, array, arraylen);
+    for (i = 0; i < 1000; i++) {
+       printf("trial: %d\n", i);
+       j = randomnumber(&seed);
+       j %= NSTR;
+       k = randomnumber(&seed);
+       k %= bt_count(tree)+1;
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       printf("adding string %s at index %d\n", strings[j], k);
+       array_addpos(array, &arraylen, strings[j], k);
+       bt_addpos(tree, strings[j], k);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       verifytree(tree, array, arraylen);
+    }
+
+    /*
+     * While we have this tree in its full form, we'll take a copy
+     * of it to use in split and join testing.
+     */
+    tree2 = BT_COPY(tree);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree2, array, arraylen);/* check the copy is accurate */
+    /*
+     * Split tests. Split the tree at every possible point and
+     * check the resulting subtrees.
+     */
+    tworoot = bt_tworoot(tree2);       /* see if it has a 2-root */
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    splittest(tree2, array, arraylen);
+    /*
+     * Now do the split test again, but on a tree that has a 2-root
+     * (if the previous one didn't) or doesn't (if the previous one
+     * did).
+     */
+    tmplen = arraylen;
+    while (bt_tworoot(tree2) == tworoot) {
+       bt_delpos(tree2, --tmplen);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+    }
+    printf("now trying splits on second tree\n");
+    splittest(tree2, array, tmplen);
+    bt_free(tree2);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+
+    /*
+     * Back to the main testing of uncounted trees.
+     */
+    while (bt_count(tree) > 0) {
+       printf("cleanup: tree size %d\n", bt_count(tree));
+       j = randomnumber(&seed);
+       j %= bt_count(tree);
+       printf("deleting string %s from index %d\n", (char *)array[j], j);
+       ret = bt_delpos(tree, j);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       assert((bt_element_t)array[j] == ret);
+       array_delpos(array, &arraylen, j);
+       verifytree(tree, array, arraylen);
+    }
+    bt_free(tree);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+
+    /*
+     * Finally, do some testing on split/join on _sorted_ trees. At
+     * the same time, we'll be testing split on very small trees.
+     */
+    tree = bt_new(mycmp, NULL, NULL, 2*sizeof(int), alignof(int),
+                 mypropmake, mypropmerge, NULL, TEST_DEGREE);
+    arraylen = 0;
+    for (i = 0; i < 16; i++) {
+       array_add(array, &arraylen, strings[i]);
+       ret = bt_add(tree, strings[i]);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       assert(strings[i] == ret);
+       verifytree(tree, array, arraylen);
+       tree2 = BT_COPY(tree);
+       splittest(tree2, array, arraylen);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+       bt_free(tree2);
+       testlock(-1, 0, NULL);
+    }
+    bt_free(tree);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+
+    /*
+     * Test silly cases of join: join(emptytree, emptytree), and
+     * also ensure join correctly spots when sorted trees fail the
+     * ordering constraint.
+     */
+    tree = bt_new(mycmp, NULL, NULL, 2*sizeof(int), alignof(int),
+                 mypropmake, mypropmerge, NULL, TEST_DEGREE);
+    tree2 = bt_new(mycmp, NULL, NULL, 2*sizeof(int), alignof(int),
+                  mypropmake, mypropmerge, NULL, TEST_DEGREE);
+    tree3 = bt_new(mycmp, NULL, NULL, 2*sizeof(int), alignof(int),
+                  mypropmake, mypropmerge, NULL, TEST_DEGREE);
+    tree4 = bt_new(mycmp, NULL, NULL, 2*sizeof(int), alignof(int),
+                  mypropmake, mypropmerge, NULL, TEST_DEGREE);
+    assert(mycmp(NULL, strings[0], strings[1]) < 0);   /* just in case :-) */
+    bt_add(tree2, strings[1]);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    bt_add(tree4, strings[0]);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    array[0] = strings[0];
+    array[1] = strings[1];
+    verifytree(tree, array, 0);
+    verifytree(tree2, array+1, 1);
+    verifytree(tree3, array, 0);
+    verifytree(tree4, array, 1);
+
+    /*
+     * So:
+     *  - join(tree,tree3) should leave both tree and tree3 unchanged.
+     *  - joinr(tree,tree2) should leave both tree and tree2 unchanged.
+     *  - join(tree4,tree3) should leave both tree3 and tree4 unchanged.
+     *  - join(tree, tree2) should move the element from tree2 to tree.
+     *  - joinr(tree4, tree3) should move the element from tree4 to tree3.
+     *  - join(tree,tree3) should return NULL and leave both unchanged.
+     *  - join(tree3,tree) should work and create a bigger tree in tree3.
+     */
+    assert(tree == bt_join(tree, tree3));
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree, array, 0);
+    verifytree(tree3, array, 0);
+    assert(tree2 == bt_joinr(tree, tree2));
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree, array, 0);
+    verifytree(tree2, array+1, 1);
+    assert(tree4 == bt_join(tree4, tree3));
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree3, array, 0);
+    verifytree(tree4, array, 1);
+    assert(tree == bt_join(tree, tree2));
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree, array+1, 1);
+    verifytree(tree2, array, 0);
+    assert(tree3 == bt_joinr(tree4, tree3));
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree3, array, 1);
+    verifytree(tree4, array, 0);
+    assert(NULL == bt_join(tree, tree3));
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree, array+1, 1);
+    verifytree(tree3, array, 1);
+    assert(tree3 == bt_join(tree3, tree));
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    verifytree(tree3, array, 2);
+    verifytree(tree, array, 0);
+
+    bt_free(tree);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    bt_free(tree2);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    bt_free(tree3);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+    bt_free(tree4);
+    testlock(-1, 0, NULL);
+
+    sfree(array);
+
+    if (errors)
+       fprintf(stderr, "%d errors!\n", errors);
+    return (errors != 0 ? 1 : 0);
+}
+
+#endif
diff --git a/btree.h b/btree.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f3143a4
--- /dev/null
+++ b/btree.h
@@ -0,0 +1,83 @@
+/*
+ * Flexible B-tree implementation. Supports reference counting for
+ * copy-on-write, user-defined node properties, and variable
+ * degree.
+ * 
+ * This file is copyright 2001,2004 Simon Tatham.
+ * 
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person
+ * obtaining a copy of this software and associated documentation
+ * files (the "Software"), to deal in the Software without
+ * restriction, including without limitation the rights to use,
+ * copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or
+ * sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
+ * Software is furnished to do so, subject to the following
+ * conditions:
+ *
+ * The above copyright notice and this permission notice shall be
+ * included in all copies or substantial portions of the Software.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
+ * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES
+ * OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
+ * NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL SIMON TATHAM BE LIABLE FOR
+ * ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF
+ * CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
+ * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+ * SOFTWARE.
+ */
+
+#ifndef BTREE_H
+#define BTREE_H
+
+#include <stddef.h> /* for offsetof */
+
+#ifndef alignof
+#define alignof(typ) ( offsetof(struct { char c; typ t; }, t) )
+#endif
+
+typedef struct btree btree;
+typedef void *bt_element_t;
+
+typedef int (*cmpfn_t)(void *state, bt_element_t, bt_element_t);
+typedef bt_element_t (*copyfn_t)(void *state, bt_element_t);
+typedef void (*freefn_t)(void *state, bt_element_t);
+typedef void (*propmakefn_t)(void *state, bt_element_t, void *dest);
+/* s1 may be NULL (indicating copy s2 into dest). s2 is never NULL. */
+typedef void (*propmergefn_t)(void *state, void *s1, void *s2, void *dest);
+typedef int (*searchfn_t)(void *tstate, void *sstate, int ntrees,
+                         void **props, int *counts,
+                         bt_element_t *elts, int *is_elt);
+
+enum {
+    BT_REL_EQ, BT_REL_LT, BT_REL_LE, BT_REL_GT, BT_REL_GE
+};
+
+btree *bt_new(cmpfn_t cmp, copyfn_t copy, freefn_t freeelt,
+             int propsize, int propalign, propmakefn_t propmake,
+             propmergefn_t propmerge, void *state, int mindegree);
+void bt_free(btree *bt);
+btree *bt_clone(btree *bt);
+int bt_count(btree *bt);
+bt_element_t bt_index(btree *bt, int index);
+bt_element_t bt_index_w(btree *bt, int index);
+bt_element_t bt_findrelpos(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp,
+                          int relation, int *index);
+bt_element_t bt_findrel(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp,
+                       int relation);
+bt_element_t bt_findpos(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp,
+                       int *index);
+bt_element_t bt_find(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp);
+bt_element_t bt_propfind(btree *bt, searchfn_t search, void *sstate,
+                        int *index);
+bt_element_t bt_replace(btree *bt, bt_element_t element, int index);
+void bt_addpos(btree *bt, bt_element_t element, int pos);
+bt_element_t bt_add(btree *bt, bt_element_t element);
+bt_element_t bt_delpos(btree *bt, int pos);
+bt_element_t bt_del(btree *bt, bt_element_t element);
+btree *bt_join(btree *bt1, btree *bt2);
+btree *bt_joinr(btree *bt1, btree *bt2);
+btree *bt_splitpos(btree *bt, int index, int before);
+btree *bt_split(btree *bt, bt_element_t element, cmpfn_t cmp, int rel);
+
+#endif /* BTREE_H */
diff --git a/tree234.c b/tree234.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..bc88039
--- /dev/null
+++ b/tree234.c
@@ -0,0 +1,2193 @@
+/*
+ * tree234.c: reasonably generic counted 2-3-4 tree routines.
+ * 
+ * This file is copyright 1999-2001 Simon Tatham.
+ * 
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person
+ * obtaining a copy of this software and associated documentation
+ * files (the "Software"), to deal in the Software without
+ * restriction, including without limitation the rights to use,
+ * copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or
+ * sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
+ * Software is furnished to do so, subject to the following
+ * conditions:
+ *
+ * The above copyright notice and this permission notice shall be
+ * included in all copies or substantial portions of the Software.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
+ * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES
+ * OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
+ * NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL SIMON TATHAM BE LIABLE FOR
+ * ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF
+ * CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
+ * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+ * SOFTWARE.
+ */
+
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <assert.h>
+
+#include "tree234.h"
+
+#define smalloc malloc
+#define sfree free
+
+#define mknew(typ) ( (typ *) smalloc (sizeof (typ)) )
+
+#ifdef TEST
+#define LOG(x) (printf x)
+#else
+#define LOG(x)
+#endif
+
+typedef struct node234_Tag node234;
+
+struct tree234_Tag {
+    node234 *root;
+    cmpfn234 cmp;
+};
+
+struct node234_Tag {
+    node234 *parent;
+    node234 *kids[4];
+    int counts[4];
+    void *elems[3];
+};
+
+/*
+ * Create a 2-3-4 tree.
+ */
+tree234 *newtree234(cmpfn234 cmp) {
+    tree234 *ret = mknew(tree234);
+    LOG(("created tree %p\n", ret));
+    ret->root = NULL;
+    ret->cmp = cmp;
+    return ret;
+}
+
+/*
+ * Free a 2-3-4 tree (not including freeing the elements).
+ */
+static void freenode234(node234 *n) {
+    if (!n)
+       return;
+    freenode234(n->kids[0]);
+    freenode234(n->kids[1]);
+    freenode234(n->kids[2]);
+    freenode234(n->kids[3]);
+    sfree(n);
+}
+void freetree234(tree234 *t) {
+    freenode234(t->root);
+    sfree(t);
+}
+
+/*
+ * Internal function to count a node.
+ */
+static int countnode234(node234 *n) {
+    int count = 0;
+    int i;
+    if (!n)
+       return 0;
+    for (i = 0; i < 4; i++)
+       count += n->counts[i];
+    for (i = 0; i < 3; i++)
+       if (n->elems[i])
+           count++;
+    return count;
+}
+
+/*
+ * Count the elements in a tree.
+ */
+int count234(tree234 *t) {
+    if (t->root)
+       return countnode234(t->root);
+    else
+       return 0;
+}
+
+/*
+ * Propagate a node overflow up a tree until it stops. Returns 0 or
+ * 1, depending on whether the root had to be split or not.
+ */
+static int add234_insert(node234 *left, void *e, node234 *right,
+                        node234 **root, node234 *n, int ki) {
+    int lcount, rcount;
+    /*
+     * We need to insert the new left/element/right set in n at
+     * child position ki.
+     */
+    lcount = countnode234(left);
+    rcount = countnode234(right);
+    while (n) {
+       LOG(("  at %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+            n,
+            n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+            n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+            n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+            n->kids[3], n->counts[3]));
+       LOG(("  need to insert %p/%d \"%s\" %p/%d at position %d\n",
+            left, lcount, e, right, rcount, ki));
+       if (n->elems[1] == NULL) {
+           /*
+            * Insert in a 2-node; simple.
+            */
+           if (ki == 0) {
+               LOG(("  inserting on left of 2-node\n"));
+               n->kids[2] = n->kids[1];     n->counts[2] = n->counts[1];
+               n->elems[1] = n->elems[0];
+               n->kids[1] = right;          n->counts[1] = rcount;
+               n->elems[0] = e;
+               n->kids[0] = left;           n->counts[0] = lcount;
+           } else { /* ki == 1 */
+               LOG(("  inserting on right of 2-node\n"));
+               n->kids[2] = right;          n->counts[2] = rcount;
+               n->elems[1] = e;
+               n->kids[1] = left;           n->counts[1] = lcount;
+           }
+           if (n->kids[0]) n->kids[0]->parent = n;
+           if (n->kids[1]) n->kids[1]->parent = n;
+           if (n->kids[2]) n->kids[2]->parent = n;
+           LOG(("  done\n"));
+           break;
+       } else if (n->elems[2] == NULL) {
+           /*
+            * Insert in a 3-node; simple.
+            */
+           if (ki == 0) {
+               LOG(("  inserting on left of 3-node\n"));
+               n->kids[3] = n->kids[2];    n->counts[3] = n->counts[2];
+               n->elems[2] = n->elems[1];
+               n->kids[2] = n->kids[1];    n->counts[2] = n->counts[1];
+               n->elems[1] = n->elems[0];
+               n->kids[1] = right;         n->counts[1] = rcount;
+               n->elems[0] = e;
+               n->kids[0] = left;          n->counts[0] = lcount;
+           } else if (ki == 1) {
+               LOG(("  inserting in middle of 3-node\n"));
+               n->kids[3] = n->kids[2];    n->counts[3] = n->counts[2];
+               n->elems[2] = n->elems[1];
+               n->kids[2] = right;         n->counts[2] = rcount;
+               n->elems[1] = e;
+               n->kids[1] = left;          n->counts[1] = lcount;
+           } else { /* ki == 2 */
+               LOG(("  inserting on right of 3-node\n"));
+               n->kids[3] = right;         n->counts[3] = rcount;
+               n->elems[2] = e;
+               n->kids[2] = left;          n->counts[2] = lcount;
+           }
+           if (n->kids[0]) n->kids[0]->parent = n;
+           if (n->kids[1]) n->kids[1]->parent = n;
+           if (n->kids[2]) n->kids[2]->parent = n;
+           if (n->kids[3]) n->kids[3]->parent = n;
+           LOG(("  done\n"));
+           break;
+       } else {
+           node234 *m = mknew(node234);
+           m->parent = n->parent;
+           LOG(("  splitting a 4-node; created new node %p\n", m));
+           /*
+            * Insert in a 4-node; split into a 2-node and a
+            * 3-node, and move focus up a level.
+            * 
+            * I don't think it matters which way round we put the
+            * 2 and the 3. For simplicity, we'll put the 3 first
+            * always.
+            */
+           if (ki == 0) {
+               m->kids[0] = left;          m->counts[0] = lcount;
+               m->elems[0] = e;
+               m->kids[1] = right;         m->counts[1] = rcount;
+               m->elems[1] = n->elems[0];
+               m->kids[2] = n->kids[1];    m->counts[2] = n->counts[1];
+               e = n->elems[1];
+               n->kids[0] = n->kids[2];    n->counts[0] = n->counts[2];
+               n->elems[0] = n->elems[2];
+               n->kids[1] = n->kids[3];    n->counts[1] = n->counts[3];
+           } else if (ki == 1) {
+               m->kids[0] = n->kids[0];    m->counts[0] = n->counts[0];
+               m->elems[0] = n->elems[0];
+               m->kids[1] = left;          m->counts[1] = lcount;
+               m->elems[1] = e;
+               m->kids[2] = right;         m->counts[2] = rcount;
+               e = n->elems[1];
+               n->kids[0] = n->kids[2];    n->counts[0] = n->counts[2];
+               n->elems[0] = n->elems[2];
+               n->kids[1] = n->kids[3];    n->counts[1] = n->counts[3];
+           } else if (ki == 2) {
+               m->kids[0] = n->kids[0];    m->counts[0] = n->counts[0];
+               m->elems[0] = n->elems[0];
+               m->kids[1] = n->kids[1];    m->counts[1] = n->counts[1];
+               m->elems[1] = n->elems[1];
+               m->kids[2] = left;          m->counts[2] = lcount;
+               /* e = e; */
+               n->kids[0] = right;         n->counts[0] = rcount;
+               n->elems[0] = n->elems[2];
+               n->kids[1] = n->kids[3];    n->counts[1] = n->counts[3];
+           } else { /* ki == 3 */
+               m->kids[0] = n->kids[0];    m->counts[0] = n->counts[0];
+               m->elems[0] = n->elems[0];
+               m->kids[1] = n->kids[1];    m->counts[1] = n->counts[1];
+               m->elems[1] = n->elems[1];
+               m->kids[2] = n->kids[2];    m->counts[2] = n->counts[2];
+               n->kids[0] = left;          n->counts[0] = lcount;
+               n->elems[0] = e;
+               n->kids[1] = right;         n->counts[1] = rcount;
+               e = n->elems[2];
+           }
+           m->kids[3] = n->kids[3] = n->kids[2] = NULL;
+           m->counts[3] = n->counts[3] = n->counts[2] = 0;
+           m->elems[2] = n->elems[2] = n->elems[1] = NULL;
+           if (m->kids[0]) m->kids[0]->parent = m;
+           if (m->kids[1]) m->kids[1]->parent = m;
+           if (m->kids[2]) m->kids[2]->parent = m;
+           if (n->kids[0]) n->kids[0]->parent = n;
+           if (n->kids[1]) n->kids[1]->parent = n;
+           LOG(("  left (%p): %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n", m,
+                m->kids[0], m->counts[0], m->elems[0],
+                m->kids[1], m->counts[1], m->elems[1],
+                m->kids[2], m->counts[2]));
+           LOG(("  right (%p): %p/%d \"%s\" %p/%d\n", n,
+                n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+                n->kids[1], n->counts[1]));
+           left = m;  lcount = countnode234(left);
+           right = n; rcount = countnode234(right);
+       }
+       if (n->parent)
+           ki = (n->parent->kids[0] == n ? 0 :
+                 n->parent->kids[1] == n ? 1 :
+                 n->parent->kids[2] == n ? 2 : 3);
+       n = n->parent;
+    }
+
+    /*
+     * If we've come out of here by `break', n will still be
+     * non-NULL and all we need to do is go back up the tree
+     * updating counts. If we've come here because n is NULL, we
+     * need to create a new root for the tree because the old one
+     * has just split into two. */
+    if (n) {
+       while (n->parent) {
+           int count = countnode234(n);
+           int childnum;
+           childnum = (n->parent->kids[0] == n ? 0 :
+                       n->parent->kids[1] == n ? 1 :
+                       n->parent->kids[2] == n ? 2 : 3);
+           n->parent->counts[childnum] = count;
+           n = n->parent;
+       }
+       return 0;                      /* root unchanged */
+    } else {
+       LOG(("  root is overloaded, split into two\n"));
+       (*root) = mknew(node234);
+       (*root)->kids[0] = left;     (*root)->counts[0] = lcount;
+       (*root)->elems[0] = e;
+       (*root)->kids[1] = right;    (*root)->counts[1] = rcount;
+       (*root)->elems[1] = NULL;
+       (*root)->kids[2] = NULL;     (*root)->counts[2] = 0;
+       (*root)->elems[2] = NULL;
+       (*root)->kids[3] = NULL;     (*root)->counts[3] = 0;
+       (*root)->parent = NULL;
+       if ((*root)->kids[0]) (*root)->kids[0]->parent = (*root);
+       if ((*root)->kids[1]) (*root)->kids[1]->parent = (*root);
+       LOG(("  new root is %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+            (*root)->kids[0], (*root)->counts[0],
+            (*root)->elems[0],
+            (*root)->kids[1], (*root)->counts[1]));
+       return 1;                      /* root moved */
+    }
+}
+
+/*
+ * Add an element e to a 2-3-4 tree t. Returns e on success, or if
+ * an existing element compares equal, returns that.
+ */
+static void *add234_internal(tree234 *t, void *e, int index) {
+    node234 *n;
+    int ki;
+    void *orig_e = e;
+    int c;
+
+    LOG(("adding element \"%s\" to tree %p\n", e, t));
+    if (t->root == NULL) {
+       t->root = mknew(node234);
+       t->root->elems[1] = t->root->elems[2] = NULL;
+       t->root->kids[0] = t->root->kids[1] = NULL;
+       t->root->kids[2] = t->root->kids[3] = NULL;
+       t->root->counts[0] = t->root->counts[1] = 0;
+       t->root->counts[2] = t->root->counts[3] = 0;
+       t->root->parent = NULL;
+       t->root->elems[0] = e;
+       LOG(("  created root %p\n", t->root));
+       return orig_e;
+    }
+
+    n = t->root;
+    while (n) {
+       LOG(("  node %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+            n,
+            n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+            n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+            n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+            n->kids[3], n->counts[3]));
+       if (index >= 0) {
+           if (!n->kids[0]) {
+               /*
+                * Leaf node. We want to insert at kid position
+                * equal to the index:
+                * 
+                *   0 A 1 B 2 C 3
+                */
+               ki = index;
+           } else {
+               /*
+                * Internal node. We always descend through it (add
+                * always starts at the bottom, never in the
+                * middle).
+                */
+               if (index <= n->counts[0]) {
+                   ki = 0;
+               } else if (index -= n->counts[0] + 1, index <= n->counts[1]) {
+                   ki = 1;
+               } else if (index -= n->counts[1] + 1, index <= n->counts[2]) {
+                   ki = 2;
+               } else if (index -= n->counts[2] + 1, index <= n->counts[3]) {
+                   ki = 3;
+               } else
+                   return NULL;       /* error: index out of range */
+           }
+       } else {
+           if ((c = t->cmp(e, n->elems[0])) < 0)
+               ki = 0;
+           else if (c == 0)
+               return n->elems[0];            /* already exists */
+           else if (n->elems[1] == NULL || (c = t->cmp(e, n->elems[1])) < 0)
+               ki = 1;
+           else if (c == 0)
+               return n->elems[1];            /* already exists */
+           else if (n->elems[2] == NULL || (c = t->cmp(e, n->elems[2])) < 0)
+               ki = 2;
+           else if (c == 0)
+               return n->elems[2];            /* already exists */
+           else
+               ki = 3;
+       }
+       LOG(("  moving to child %d (%p)\n", ki, n->kids[ki]));
+       if (!n->kids[ki])
+           break;
+       n = n->kids[ki];
+    }
+
+    add234_insert(NULL, e, NULL, &t->root, n, ki);
+
+    return orig_e;
+}
+
+void *add234(tree234 *t, void *e) {
+    if (!t->cmp)                      /* tree is unsorted */
+       return NULL;
+
+    return add234_internal(t, e, -1);
+}
+void *addpos234(tree234 *t, void *e, int index) {
+    if (index < 0 ||                  /* index out of range */
+       t->cmp)                        /* tree is sorted */
+       return NULL;                   /* return failure */
+
+    return add234_internal(t, e, index);  /* this checks the upper bound */
+}
+
+/*
+ * Look up the element at a given numeric index in a 2-3-4 tree.
+ * Returns NULL if the index is out of range.
+ */
+void *index234(tree234 *t, int index) {
+    node234 *n;
+
+    if (!t->root)
+       return NULL;                   /* tree is empty */
+
+    if (index < 0 || index >= countnode234(t->root))
+       return NULL;                   /* out of range */
+
+    n = t->root;
+    
+    while (n) {
+       if (index < n->counts[0])
+           n = n->kids[0];
+       else if (index -= n->counts[0] + 1, index < 0)
+           return n->elems[0];
+       else if (index < n->counts[1])
+           n = n->kids[1];
+       else if (index -= n->counts[1] + 1, index < 0)
+           return n->elems[1];
+       else if (index < n->counts[2])
+           n = n->kids[2];
+       else if (index -= n->counts[2] + 1, index < 0)
+           return n->elems[2];
+       else
+           n = n->kids[3];
+    }
+
+    /* We shouldn't ever get here. I wonder how we did. */
+    return NULL;
+}
+
+/*
+ * Find an element e in a sorted 2-3-4 tree t. Returns NULL if not
+ * found. e is always passed as the first argument to cmp, so cmp
+ * can be an asymmetric function if desired. cmp can also be passed
+ * as NULL, in which case the compare function from the tree proper
+ * will be used.
+ */
+void *findrelpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp,
+                   int relation, int *index) {
+    node234 *n;
+    void *ret;
+    int c;
+    int idx, ecount, kcount, cmpret;
+
+    if (t->root == NULL)
+       return NULL;
+
+    if (cmp == NULL)
+       cmp = t->cmp;
+
+    n = t->root;
+    /*
+     * Attempt to find the element itself.
+     */
+    idx = 0;
+    ecount = -1;
+    /*
+     * Prepare a fake `cmp' result if e is NULL.
+     */
+    cmpret = 0;
+    if (e == NULL) {
+       assert(relation == REL234_LT || relation == REL234_GT);
+       if (relation == REL234_LT)
+           cmpret = +1;               /* e is a max: always greater */
+       else if (relation == REL234_GT)
+           cmpret = -1;               /* e is a min: always smaller */
+    }
+    while (1) {
+       for (kcount = 0; kcount < 4; kcount++) {
+           if (kcount >= 3 || n->elems[kcount] == NULL ||
+               (c = cmpret ? cmpret : cmp(e, n->elems[kcount])) < 0) {
+               break;
+           }
+           if (n->kids[kcount]) idx += n->counts[kcount];
+           if (c == 0) {
+               ecount = kcount;
+               break;
+           }
+           idx++;
+       }
+       if (ecount >= 0)
+           break;
+       if (n->kids[kcount])
+           n = n->kids[kcount];
+       else
+           break;
+    }
+
+    if (ecount >= 0) {
+       /*
+        * We have found the element we're looking for. It's
+        * n->elems[ecount], at tree index idx. If our search
+        * relation is EQ, LE or GE we can now go home.
+        */
+       if (relation != REL234_LT && relation != REL234_GT) {
+           if (index) *index = idx;
+           return n->elems[ecount];
+       }
+
+       /*
+        * Otherwise, we'll do an indexed lookup for the previous
+        * or next element. (It would be perfectly possible to
+        * implement these search types in a non-counted tree by
+        * going back up from where we are, but far more fiddly.)
+        */
+       if (relation == REL234_LT)
+           idx--;
+       else
+           idx++;
+    } else {
+       /*
+        * We've found our way to the bottom of the tree and we
+        * know where we would insert this node if we wanted to:
+        * we'd put it in in place of the (empty) subtree
+        * n->kids[kcount], and it would have index idx
+        * 
+        * But the actual element isn't there. So if our search
+        * relation is EQ, we're doomed.
+        */
+       if (relation == REL234_EQ)
+           return NULL;
+
+       /*
+        * Otherwise, we must do an index lookup for index idx-1
+        * (if we're going left - LE or LT) or index idx (if we're
+        * going right - GE or GT).
+        */
+       if (relation == REL234_LT || relation == REL234_LE) {
+           idx--;
+       }
+    }
+
+    /*
+     * We know the index of the element we want; just call index234
+     * to do the rest. This will return NULL if the index is out of
+     * bounds, which is exactly what we want.
+     */
+    ret = index234(t, idx);
+    if (ret && index) *index = idx;
+    return ret;
+}
+void *find234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp) {
+    return findrelpos234(t, e, cmp, REL234_EQ, NULL);
+}
+void *findrel234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int relation) {
+    return findrelpos234(t, e, cmp, relation, NULL);
+}
+void *findpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int *index) {
+    return findrelpos234(t, e, cmp, REL234_EQ, index);
+}
+
+/*
+ * Tree transformation used in delete and split: move a subtree
+ * right, from child ki of a node to the next child. Update k and
+ * index so that they still point to the same place in the
+ * transformed tree. Assumes the destination child is not full, and
+ * that the source child does have a subtree to spare. Can cope if
+ * the destination child is undersized.
+ * 
+ *                . C .                     . B .
+ *               /     \     ->            /     \
+ * [more] a A b B c   d D e      [more] a A b   c C d D e
+ * 
+ *                 . C .                     . B .
+ *                /     \    ->             /     \
+ *  [more] a A b B c     d        [more] a A b   c C d
+ */
+static void trans234_subtree_right(node234 *n, int ki, int *k, int *index) {
+    node234 *src, *dest;
+    int i, srclen, adjust;
+
+    src = n->kids[ki];
+    dest = n->kids[ki+1];
+
+    LOG(("  trans234_subtree_right(%p, %d):\n", n, ki));
+    LOG(("    parent %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        n,
+        n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+        n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+        n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+        n->kids[3], n->counts[3]));
+    LOG(("    src %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        src,
+        src->kids[0], src->counts[0], src->elems[0],
+        src->kids[1], src->counts[1], src->elems[1],
+        src->kids[2], src->counts[2], src->elems[2],
+        src->kids[3], src->counts[3]));
+    LOG(("    dest %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        dest,
+        dest->kids[0], dest->counts[0], dest->elems[0],
+        dest->kids[1], dest->counts[1], dest->elems[1],
+        dest->kids[2], dest->counts[2], dest->elems[2],
+        dest->kids[3], dest->counts[3]));
+    /*
+     * Move over the rest of the destination node to make space.
+     */
+    dest->kids[3] = dest->kids[2];    dest->counts[3] = dest->counts[2];
+    dest->elems[2] = dest->elems[1];
+    dest->kids[2] = dest->kids[1];    dest->counts[2] = dest->counts[1];
+    dest->elems[1] = dest->elems[0];
+    dest->kids[1] = dest->kids[0];    dest->counts[1] = dest->counts[0];
+
+    /* which element to move over */
+    i = (src->elems[2] ? 2 : src->elems[1] ? 1 : 0);
+
+    dest->elems[0] = n->elems[ki];
+    n->elems[ki] = src->elems[i];
+    src->elems[i] = NULL;
+
+    dest->kids[0] = src->kids[i+1];   dest->counts[0] = src->counts[i+1];
+    src->kids[i+1] = NULL;            src->counts[i+1] = 0;
+
+    if (dest->kids[0]) dest->kids[0]->parent = dest;
+
+    adjust = dest->counts[0] + 1;
+
+    n->counts[ki] -= adjust;
+    n->counts[ki+1] += adjust;
+
+    srclen = n->counts[ki];
+
+    if (k) {
+       LOG(("    before: k,index = %d,%d\n", (*k), (*index)));
+       if ((*k) == ki && (*index) > srclen) {
+           (*index) -= srclen + 1;
+           (*k)++;
+       } else if ((*k) == ki+1) {
+           (*index) += adjust;
+       }
+       LOG(("    after: k,index = %d,%d\n", (*k), (*index)));
+    }
+
+    LOG(("    parent %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        n,
+        n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+        n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+        n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+        n->kids[3], n->counts[3]));
+    LOG(("    src %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        src,
+        src->kids[0], src->counts[0], src->elems[0],
+        src->kids[1], src->counts[1], src->elems[1],
+        src->kids[2], src->counts[2], src->elems[2],
+        src->kids[3], src->counts[3]));
+    LOG(("    dest %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        dest,
+        dest->kids[0], dest->counts[0], dest->elems[0],
+        dest->kids[1], dest->counts[1], dest->elems[1],
+        dest->kids[2], dest->counts[2], dest->elems[2],
+        dest->kids[3], dest->counts[3]));
+}
+
+/*
+ * Tree transformation used in delete and split: move a subtree
+ * left, from child ki of a node to the previous child. Update k
+ * and index so that they still point to the same place in the
+ * transformed tree. Assumes the destination child is not full, and
+ * that the source child does have a subtree to spare. Can cope if
+ * the destination child is undersized. 
+ *
+ *      . B .                             . C .
+ *     /     \                ->         /     \
+ *  a A b   c C d D e [more]      a A b B c   d D e [more]
+ *
+ *     . A .                             . B .
+ *    /     \                 ->        /     \
+ *   a   b B c C d [more]            a A b   c C d [more]
+ */
+static void trans234_subtree_left(node234 *n, int ki, int *k, int *index) {
+    node234 *src, *dest;
+    int i, adjust;
+
+    src = n->kids[ki];
+    dest = n->kids[ki-1];
+
+    LOG(("  trans234_subtree_left(%p, %d):\n", n, ki));
+    LOG(("    parent %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        n,
+        n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+        n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+        n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+        n->kids[3], n->counts[3]));
+    LOG(("    dest %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        dest,
+        dest->kids[0], dest->counts[0], dest->elems[0],
+        dest->kids[1], dest->counts[1], dest->elems[1],
+        dest->kids[2], dest->counts[2], dest->elems[2],
+        dest->kids[3], dest->counts[3]));
+    LOG(("    src %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        src,
+        src->kids[0], src->counts[0], src->elems[0],
+        src->kids[1], src->counts[1], src->elems[1],
+        src->kids[2], src->counts[2], src->elems[2],
+        src->kids[3], src->counts[3]));
+
+    /* where in dest to put it */
+    i = (dest->elems[1] ? 2 : dest->elems[0] ? 1 : 0);
+    dest->elems[i] = n->elems[ki-1];
+    n->elems[ki-1] = src->elems[0];
+
+    dest->kids[i+1] = src->kids[0];   dest->counts[i+1] = src->counts[0];
+
+    if (dest->kids[i+1]) dest->kids[i+1]->parent = dest;
+
+    /*
+     * Move over the rest of the source node.
+     */
+    src->kids[0] = src->kids[1];      src->counts[0] = src->counts[1];
+    src->elems[0] = src->elems[1];
+    src->kids[1] = src->kids[2];      src->counts[1] = src->counts[2];
+    src->elems[1] = src->elems[2];
+    src->kids[2] = src->kids[3];      src->counts[2] = src->counts[3];
+    src->elems[2] = NULL;
+    src->kids[3] = NULL;              src->counts[3] = 0;
+
+    adjust = dest->counts[i+1] + 1;
+
+    n->counts[ki] -= adjust;
+    n->counts[ki-1] += adjust;
+
+    if (k) {
+       LOG(("    before: k,index = %d,%d\n", (*k), (*index)));
+       if ((*k) == ki) {
+           (*index) -= adjust;
+           if ((*index) < 0) {
+               (*index) += n->counts[ki-1] + 1;
+               (*k)--;
+           }
+       }
+       LOG(("    after: k,index = %d,%d\n", (*k), (*index)));
+    }
+
+    LOG(("    parent %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        n,
+        n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+        n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+        n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+        n->kids[3], n->counts[3]));
+    LOG(("    dest %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        dest,
+        dest->kids[0], dest->counts[0], dest->elems[0],
+        dest->kids[1], dest->counts[1], dest->elems[1],
+        dest->kids[2], dest->counts[2], dest->elems[2],
+        dest->kids[3], dest->counts[3]));
+    LOG(("    src %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        src,
+        src->kids[0], src->counts[0], src->elems[0],
+        src->kids[1], src->counts[1], src->elems[1],
+        src->kids[2], src->counts[2], src->elems[2],
+        src->kids[3], src->counts[3]));
+}
+
+/*
+ * Tree transformation used in delete and split: merge child nodes
+ * ki and ki+1 of a node. Update k and index so that they still
+ * point to the same place in the transformed tree. Assumes both
+ * children _are_ sufficiently small.
+ *
+ *      . B .                .
+ *     /     \     ->        |
+ *  a A b   c C d      a A b B c C d
+ * 
+ * This routine can also cope with either child being undersized:
+ * 
+ *     . A .                 .
+ *    /     \      ->        |
+ *   a     b B c         a A b B c
+ *
+ *    . A .                  .
+ *   /     \       ->        |
+ *  a   b B c C d      a A b B c C d
+ */
+static void trans234_subtree_merge(node234 *n, int ki, int *k, int *index) {
+    node234 *left, *right;
+    int i, leftlen, rightlen, lsize, rsize;
+
+    left = n->kids[ki];               leftlen = n->counts[ki];
+    right = n->kids[ki+1];            rightlen = n->counts[ki+1];
+
+    LOG(("  trans234_subtree_merge(%p, %d):\n", n, ki));
+    LOG(("    parent %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        n,
+        n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+        n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+        n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+        n->kids[3], n->counts[3]));
+    LOG(("    left %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        left,
+        left->kids[0], left->counts[0], left->elems[0],
+        left->kids[1], left->counts[1], left->elems[1],
+        left->kids[2], left->counts[2], left->elems[2],
+        left->kids[3], left->counts[3]));
+    LOG(("    right %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        right,
+        right->kids[0], right->counts[0], right->elems[0],
+        right->kids[1], right->counts[1], right->elems[1],
+        right->kids[2], right->counts[2], right->elems[2],
+        right->kids[3], right->counts[3]));
+
+    assert(!left->elems[2] && !right->elems[2]);   /* neither is large! */
+    lsize = (left->elems[1] ? 2 : left->elems[0] ? 1 : 0);
+    rsize = (right->elems[1] ? 2 : right->elems[0] ? 1 : 0);
+
+    left->elems[lsize] = n->elems[ki];
+
+    for (i = 0; i < rsize+1; i++) {
+       left->kids[lsize+1+i] = right->kids[i];
+       left->counts[lsize+1+i] = right->counts[i];
+       if (left->kids[lsize+1+i])
+           left->kids[lsize+1+i]->parent = left;
+       if (i < rsize)
+           left->elems[lsize+1+i] = right->elems[i];
+    }
+
+    n->counts[ki] += rightlen + 1;
+
+    sfree(right);
+
+    /*
+     * Move the rest of n up by one.
+     */
+    for (i = ki+1; i < 3; i++) {
+       n->kids[i] = n->kids[i+1];
+       n->counts[i] = n->counts[i+1];
+    }
+    for (i = ki; i < 2; i++) {
+       n->elems[i] = n->elems[i+1];
+    }
+    n->kids[3] = NULL;
+    n->counts[3] = 0;
+    n->elems[2] = NULL;
+
+    if (k) {
+       LOG(("    before: k,index = %d,%d\n", (*k), (*index)));
+       if ((*k) == ki+1) {
+           (*k)--;
+           (*index) += leftlen + 1;
+       } else if ((*k) > ki+1) {
+           (*k)--;
+       }
+       LOG(("    after: k,index = %d,%d\n", (*k), (*index)));
+    }
+
+    LOG(("    parent %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        n,
+        n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+        n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+        n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+        n->kids[3], n->counts[3]));
+    LOG(("    merged %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+        left,
+        left->kids[0], left->counts[0], left->elems[0],
+        left->kids[1], left->counts[1], left->elems[1],
+        left->kids[2], left->counts[2], left->elems[2],
+        left->kids[3], left->counts[3]));
+
+}
+    
+/*
+ * Delete an element e in a 2-3-4 tree. Does not free the element,
+ * merely removes all links to it from the tree nodes.
+ */
+static void *delpos234_internal(tree234 *t, int index) {
+    node234 *n;
+    void *retval;
+    int ki, i;
+
+    retval = NULL;
+
+    n = t->root;                      /* by assumption this is non-NULL */
+    LOG(("deleting item %d from tree %p\n", index, t));
+    while (1) {
+       node234 *sub;
+
+       LOG(("  node %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d index=%d\n",
+            n,
+            n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+            n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+            n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+            n->kids[3], n->counts[3],
+            index));
+       if (index <= n->counts[0]) {
+           ki = 0;
+       } else if (index -= n->counts[0]+1, index <= n->counts[1]) {
+           ki = 1;
+       } else if (index -= n->counts[1]+1, index <= n->counts[2]) {
+           ki = 2;
+       } else if (index -= n->counts[2]+1, index <= n->counts[3]) {
+           ki = 3;
+       } else {
+           assert(0);                 /* can't happen */
+       }
+
+       if (!n->kids[0])
+           break;                     /* n is a leaf node; we're here! */
+
+       /*
+        * Check to see if we've found our target element. If so,
+        * we must choose a new target (we'll use the old target's
+        * successor, which will be in a leaf), move it into the
+        * place of the old one, continue down to the leaf and
+        * delete the old copy of the new target.
+        */
+       if (index == n->counts[ki]) {
+           node234 *m;
+           LOG(("  found element in internal node, index %d\n", ki));
+           assert(n->elems[ki]);      /* must be a kid _before_ an element */
+           ki++; index = 0;
+           for (m = n->kids[ki]; m->kids[0]; m = m->kids[0])
+               continue;
+           LOG(("  replacing with element \"%s\" from leaf node %p\n",
+                m->elems[0], m));
+           retval = n->elems[ki-1];
+           n->elems[ki-1] = m->elems[0];
+       }
+
+       /*
+        * Recurse down to subtree ki. If it has only one element,
+        * we have to do some transformation to start with.
+        */
+       LOG(("  moving to subtree %d\n", ki));
+       sub = n->kids[ki];
+       if (!sub->elems[1]) {
+           LOG(("  subtree has only one element!\n"));
+           if (ki > 0 && n->kids[ki-1]->elems[1]) {
+               /*
+                * Child ki has only one element, but child
+                * ki-1 has two or more. So we need to move a
+                * subtree from ki-1 to ki.
+                */
+               trans234_subtree_right(n, ki-1, &ki, &index);
+           } else if (ki < 3 && n->kids[ki+1] &&
+                      n->kids[ki+1]->elems[1]) {
+               /*
+                * Child ki has only one element, but ki+1 has
+                * two or more. Move a subtree from ki+1 to ki.
+                */
+               trans234_subtree_left(n, ki+1, &ki, &index);
+           } else {
+               /*
+                * ki is small with only small neighbours. Pick a
+                * neighbour and merge with it.
+                */
+               trans234_subtree_merge(n, ki>0 ? ki-1 : ki, &ki, &index);
+               sub = n->kids[ki];
+
+               if (!n->elems[0]) {
+                   /*
+                    * The root is empty and needs to be
+                    * removed.
+                    */
+                   LOG(("  shifting root!\n"));
+                   t->root = sub;
+                   sub->parent = NULL;
+                   sfree(n);
+                   n = NULL;
+               }
+           }
+       }
+
+       if (n)
+           n->counts[ki]--;
+       n = sub;
+    }
+
+    /*
+     * Now n is a leaf node, and ki marks the element number we
+     * want to delete. We've already arranged for the leaf to be
+     * bigger than minimum size, so let's just go to it.
+     */
+    assert(!n->kids[0]);
+    if (!retval)
+       retval = n->elems[ki];
+
+    for (i = ki; i < 2 && n->elems[i+1]; i++)
+       n->elems[i] = n->elems[i+1];
+    n->elems[i] = NULL;
+
+    /*
+     * It's just possible that we have reduced the leaf to zero
+     * size. This can only happen if it was the root - so destroy
+     * it and make the tree empty.
+     */
+    if (!n->elems[0]) {
+       LOG(("  removed last element in tree, destroying empty root\n"));
+       assert(n == t->root);
+       sfree(n);
+       t->root = NULL;
+    }
+
+    return retval;                    /* finished! */
+}
+void *delpos234(tree234 *t, int index) {
+    if (index < 0 || index >= countnode234(t->root))
+       return NULL;
+    return delpos234_internal(t, index);
+}
+void *del234(tree234 *t, void *e) {
+    int index;
+    if (!findrelpos234(t, e, NULL, REL234_EQ, &index))
+       return NULL;                   /* it wasn't in there anyway */
+    return delpos234_internal(t, index); /* it's there; delete it. */
+}
+
+/*
+ * Join two subtrees together with a separator element between
+ * them, given their relative height.
+ * 
+ * (Height<0 means the left tree is shorter, >0 means the right
+ * tree is shorter, =0 means (duh) they're equal.)
+ * 
+ * It is assumed that any checks needed on the ordering criterion
+ * have _already_ been done.
+ * 
+ * The value returned in `height' is 0 or 1 depending on whether the
+ * resulting tree is the same height as the original larger one, or
+ * one higher.
+ */
+static node234 *join234_internal(node234 *left, void *sep,
+                                node234 *right, int *height) {
+    node234 *root, *node;
+    int relht = *height;
+    int ki;
+
+    LOG(("  join: joining %p \"%s\" %p, relative height is %d\n",
+        left, sep, right, relht));
+    if (relht == 0) {
+       /*
+        * The trees are the same height. Create a new one-element
+        * root containing the separator and pointers to the two
+        * nodes.
+        */
+       node234 *newroot;
+       newroot = mknew(node234);
+       newroot->kids[0] = left;     newroot->counts[0] = countnode234(left);
+       newroot->elems[0] = sep;
+       newroot->kids[1] = right;    newroot->counts[1] = countnode234(right);
+       newroot->elems[1] = NULL;
+       newroot->kids[2] = NULL;     newroot->counts[2] = 0;
+       newroot->elems[2] = NULL;
+       newroot->kids[3] = NULL;     newroot->counts[3] = 0;
+       newroot->parent = NULL;
+       if (left) left->parent = newroot;
+       if (right) right->parent = newroot;
+       *height = 1;
+       LOG(("  join: same height, brand new root\n"));
+       return newroot;
+    }
+
+    /*
+     * This now works like the addition algorithm on the larger
+     * tree. We're replacing a single kid pointer with two kid
+     * pointers separated by an element; if that causes the node to
+     * overload, we split it in two, move a separator element up to
+     * the next node, and repeat.
+     */
+    if (relht < 0) {
+       /*
+        * Left tree is shorter. Search down the right tree to find
+        * the pointer we're inserting at.
+        */
+       node = root = right;
+       while (++relht < 0) {
+           node = node->kids[0];
+       }
+       ki = 0;
+       right = node->kids[ki];
+    } else {
+       /*
+        * Right tree is shorter; search down the left to find the
+        * pointer we're inserting at.
+        */
+       node = root = left;
+       while (--relht > 0) {
+           if (node->elems[2])
+               node = node->kids[3];
+           else if (node->elems[1])
+               node = node->kids[2];
+           else
+               node = node->kids[1];
+       }
+       if (node->elems[2])
+           ki = 3;
+       else if (node->elems[1])
+           ki = 2;
+       else
+           ki = 1;
+       left = node->kids[ki];
+    }
+
+    /*
+     * Now proceed as for addition.
+     */
+    *height = add234_insert(left, sep, right, &root, node, ki);
+
+    return root;
+}
+static int height234(tree234 *t) {
+    int level = 0;
+    node234 *n = t->root;
+    while (n) {
+       level++;
+       n = n->kids[0];
+    }
+    return level;
+}
+tree234 *join234(tree234 *t1, tree234 *t2) {
+    int size2 = countnode234(t2->root);
+    if (size2 > 0) {
+       void *element;
+       int relht;
+
+       if (t1->cmp) {
+           element = index234(t2, 0);
+           element = findrelpos234(t1, element, NULL, REL234_GE, NULL);
+           if (element)
+               return NULL;
+       }
+
+       element = delpos234(t2, 0);
+       relht = height234(t1) - height234(t2);
+       t1->root = join234_internal(t1->root, element, t2->root, &relht);
+       t2->root = NULL;
+    }
+    return t1;
+}
+tree234 *join234r(tree234 *t1, tree234 *t2) {
+    int size1 = countnode234(t1->root);
+    if (size1 > 0) {
+       void *element;
+       int relht;
+
+       if (t2->cmp) {
+           element = index234(t1, size1-1);
+           element = findrelpos234(t2, element, NULL, REL234_LE, NULL);
+           if (element)
+               return NULL;
+       }
+
+       element = delpos234(t1, size1-1);
+       relht = height234(t1) - height234(t2);
+       t2->root = join234_internal(t1->root, element, t2->root, &relht);
+       t1->root = NULL;
+    }
+    return t2;
+}
+
+/*
+ * Split out the first <index> elements in a tree and return a
+ * pointer to the root node. Leave the root node of the remainder
+ * in t.
+ */
+static node234 *split234_internal(tree234 *t, int index) {
+    node234 *halves[2], *n, *sib, *sub;
+    node234 *lparent, *rparent;
+    int ki, pki, i, half, lcount, rcount;
+
+    n = t->root;
+    LOG(("splitting tree %p at point %d\n", t, index));
+
+    /*
+     * Easy special cases. After this we have also dealt completely
+     * with the empty-tree case and we can assume the root exists.
+     */
+    if (index == 0)                   /* return nothing */
+       return NULL;
+    if (index == countnode234(t->root)) {   /* return the whole tree */
+       node234 *ret = t->root;
+       t->root = NULL;
+       return ret;
+    }
+
+    /*
+     * Search down the tree to find the split point.
+     */
+    lparent = rparent = NULL;
+    while (n) {
+       LOG(("  node %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d index=%d\n",
+            n,
+            n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+            n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+            n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+            n->kids[3], n->counts[3],
+            index));
+       lcount = index;
+       rcount = countnode234(n) - lcount;
+       if (index <= n->counts[0]) {
+           ki = 0;
+       } else if (index -= n->counts[0]+1, index <= n->counts[1]) {
+           ki = 1;
+       } else if (index -= n->counts[1]+1, index <= n->counts[2]) {
+           ki = 2;
+       } else {
+           index -= n->counts[2]+1;
+           ki = 3;
+       }
+
+       LOG(("  splitting at subtree %d\n", ki));
+       sub = n->kids[ki];
+
+       LOG(("  splitting at child index %d\n", ki));
+
+       /*
+        * Split the node, put halves[0] on the right of the left
+        * one and halves[1] on the left of the right one, put the
+        * new node pointers in halves[0] and halves[1], and go up
+        * a level.
+        */
+       sib = mknew(node234);
+       for (i = 0; i < 3; i++) {
+           if (i+ki < 3 && n->elems[i+ki]) {
+               sib->elems[i] = n->elems[i+ki];
+               sib->kids[i+1] = n->kids[i+ki+1];
+               if (sib->kids[i+1]) sib->kids[i+1]->parent = sib;
+               sib->counts[i+1] = n->counts[i+ki+1];
+               n->elems[i+ki] = NULL;
+               n->kids[i+ki+1] = NULL;
+               n->counts[i+ki+1] = 0;
+           } else {
+               sib->elems[i] = NULL;
+               sib->kids[i+1] = NULL;
+               sib->counts[i+1] = 0;
+           }
+       }
+       if (lparent) {
+           lparent->kids[pki] = n;
+           lparent->counts[pki] = lcount;
+           n->parent = lparent;
+           rparent->kids[0] = sib;
+           rparent->counts[0] = rcount;
+           sib->parent = rparent;
+       } else {
+           halves[0] = n;
+           n->parent = NULL;
+           halves[1] = sib;
+           sib->parent = NULL;
+       }
+       lparent = n;
+       rparent = sib;
+       pki = ki;
+       LOG(("  left node %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+            n,
+            n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+            n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+            n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+            n->kids[3], n->counts[3]));
+       LOG(("  right node %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+            sib,
+            sib->kids[0], sib->counts[0], sib->elems[0],
+            sib->kids[1], sib->counts[1], sib->elems[1],
+            sib->kids[2], sib->counts[2], sib->elems[2],
+            sib->kids[3], sib->counts[3]));
+
+       n = sub;
+    }
+
+    /*
+     * We've come off the bottom here, so we've successfully split
+     * the tree into two equally high subtrees. The only problem is
+     * that some of the nodes down the fault line will be smaller
+     * than the minimum permitted size. (Since this is a 2-3-4
+     * tree, that means they'll be zero-element one-child nodes.)
+     */
+    LOG(("  fell off bottom, lroot is %p, rroot is %p\n",
+        halves[0], halves[1]));
+    lparent->counts[pki] = rparent->counts[0] = 0;
+    lparent->kids[pki] = rparent->kids[0] = NULL;
+
+    /*
+     * So now we go back down the tree from each of the two roots,
+     * fixing up undersize nodes.
+     */
+    for (half = 0; half < 2; half++) {
+       /*
+        * Remove the root if it's undersize (it will contain only
+        * one child pointer, so just throw it away and replace it
+        * with its child). This might happen several times.
+        */
+       while (halves[half] && !halves[half]->elems[0]) {
+           LOG(("  root %p is undersize, throwing away\n", halves[half]));
+           halves[half] = halves[half]->kids[0];
+           sfree(halves[half]->parent);
+           halves[half]->parent = NULL;
+           LOG(("  new root is %p\n", halves[half]));
+       }
+
+       n = halves[half];
+       while (n) {
+           void (*toward)(node234 *n, int ki, int *k, int *index);
+           int ni, merge;
+
+           /*
+            * Now we have a potentially undersize node on the
+            * right (if half==0) or left (if half==1). Sort it
+            * out, by merging with a neighbour or by transferring
+            * subtrees over. At this time we must also ensure that
+            * nodes are bigger than minimum, in case we need an
+            * element to merge two nodes below.
+            */
+           LOG(("  node %p: %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d \"%s\" %p/%d\n",
+                n,
+                n->kids[0], n->counts[0], n->elems[0],
+                n->kids[1], n->counts[1], n->elems[1],
+                n->kids[2], n->counts[2], n->elems[2],
+                n->kids[3], n->counts[3]));
+           if (half == 1) {
+               ki = 0;                /* the kid we're interested in */
+               ni = 1;                /* the neighbour */
+               merge = 0;             /* for merge: leftmost of the two */
+               toward = trans234_subtree_left;
+           } else {
+               ki = (n->kids[3] ? 3 : n->kids[2] ? 2 : 1);
+               ni = ki-1;
+               merge = ni;
+               toward = trans234_subtree_right;
+           }
+
+           sub = n->kids[ki];
+           if (sub && !sub->elems[1]) {
+               /*
+                * This node is undersized or minimum-size. If we
+                * can merge it with its neighbour, we do so;
+                * otherwise we must be able to transfer subtrees
+                * over to it until it is greater than minimum
+                * size.
+                */
+               int undersized = (!sub->elems[0]);
+               LOG(("  child %d is %ssize\n", ki,
+                    undersized ? "under" : "minimum-"));
+               LOG(("  neighbour is %s\n",
+                    n->kids[ni]->elems[2] ? "large" :
+                    n->kids[ni]->elems[1] ? "medium" : "small"));
+               if (!n->kids[ni]->elems[1] ||
+                   (undersized && !n->kids[ni]->elems[2])) {
+                   /*
+                    * Neighbour is small, or possibly neighbour is
+                    * medium and we are undersize.
+                    */
+                   trans234_subtree_merge(n, merge, NULL, NULL);
+                   sub = n->kids[merge];
+                   if (!n->elems[0]) {
+                       /*
+                        * n is empty, and hence must have been the
+                        * root and needs to be removed.
+                        */
+                       assert(!n->parent);
+                       LOG(("  shifting root!\n"));
+                       halves[half] = sub;
+                       halves[half]->parent = NULL;
+                       sfree(n);
+                   }
+               } else {
+                   /* Neighbour is big enough to move trees over. */
+                   toward(n, ni, NULL, NULL);
+                   if (undersized)
+                       toward(n, ni, NULL, NULL);
+               }
+           }
+           n = sub;
+       }
+    }
+
+    t->root = halves[1];
+    return halves[0];
+}
+tree234 *splitpos234(tree234 *t, int index, int before) {
+    tree234 *ret;
+    node234 *n;
+    int count;
+
+    count = countnode234(t->root);
+    if (index < 0 || index > count)
+       return NULL;                   /* error */
+    ret = newtree234(t->cmp);
+    n = split234_internal(t, index);
+    if (before) {
+       /* We want to return the ones before the index. */
+       ret->root = n;
+    } else {
+       /*
+        * We want to keep the ones before the index and return the
+        * ones after.
+        */
+       ret->root = t->root;
+       t->root = n;
+    }
+    return ret;
+}
+tree234 *split234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int rel) {
+    int before;
+    int index;
+
+    assert(rel != REL234_EQ);
+
+    if (rel == REL234_GT || rel == REL234_GE) {
+       before = 1;
+       rel = (rel == REL234_GT ? REL234_LE : REL234_LT);
+    } else {
+       before = 0;
+    }
+    if (!findrelpos234(t, e, cmp, rel, &index))
+       index = 0;
+
+    return splitpos234(t, index+1, before);
+}
+
+static node234 *copynode234(node234 *n, copyfn234 copyfn, void *copyfnstate) {
+    int i;
+    node234 *n2 = mknew(node234);
+
+    for (i = 0; i < 3; i++) {
+       if (n->elems[i] && copyfn)
+           n2->elems[i] = copyfn(copyfnstate, n->elems[i]);
+       else
+           n2->elems[i] = n->elems[i];
+    }
+
+    for (i = 0; i < 4; i++) {
+       if (n->kids[i]) {
+           n2->kids[i] = copynode234(n->kids[i], copyfn, copyfnstate);
+           n2->kids[i]->parent = n2;
+       } else {
+           n2->kids[i] = NULL;
+       }
+       n2->counts[i] = n->counts[i];
+    }
+
+    return n2;
+}
+tree234 *copytree234(tree234 *t, copyfn234 copyfn, void *copyfnstate) {
+    tree234 *t2;
+
+    t2 = newtree234(t->cmp);
+    t2->root = copynode234(t->root, copyfn, copyfnstate);
+    t2->root->parent = NULL;
+
+    return t2;
+}
+
+#ifdef TEST
+
+/*
+ * Test code for the 2-3-4 tree. This code maintains an alternative
+ * representation of the data in the tree, in an array (using the
+ * obvious and slow insert and delete functions). After each tree
+ * operation, the verify() function is called, which ensures all
+ * the tree properties are preserved:
+ *  - node->child->parent always equals node
+ *  - tree->root->parent always equals NULL
+ *  - number of kids == 0 or number of elements + 1;
+ *  - tree has the same depth everywhere
+ *  - every node has at least one element
+ *  - subtree element counts are accurate
+ *  - any NULL kid pointer is accompanied by a zero count
+ *  - in a sorted tree: ordering property between elements of a
+ *    node and elements of its children is preserved
+ * and also ensures the list represented by the tree is the same
+ * list it should be. (This last check also doubly verifies the
+ * ordering properties, because the `same list it should be' is by
+ * definition correctly ordered. It also ensures all nodes are
+ * distinct, because the enum functions would get caught in a loop
+ * if not.)
+ */
+
+#include <stdarg.h>
+
+#define srealloc realloc
+
+/*
+ * Error reporting function.
+ */
+void error(char *fmt, ...) {
+    va_list ap;
+    printf("ERROR: ");
+    va_start(ap, fmt);
+    vfprintf(stdout, fmt, ap);
+    va_end(ap);
+    printf("\n");
+}
+
+/* The array representation of the data. */
+void **array;
+int arraylen, arraysize;
+cmpfn234 cmp;
+
+/* The tree representation of the same data. */
+tree234 *tree;
+
+/*
+ * Routines to provide a diagnostic printout of a tree. Currently
+ * relies on every element in the tree being a one-character string
+ * :-)
+ */
+typedef struct {
+    char **levels;
+} dispctx;
+
+int dispnode(node234 *n, int level, dispctx *ctx) {
+    if (level == 0) {
+       int xpos = strlen(ctx->levels[0]);
+       int len;
+
+       if (n->elems[2])
+           len = sprintf(ctx->levels[0]+xpos, " %s%s%s",
+                         n->elems[0], n->elems[1], n->elems[2]);
+       else if (n->elems[1])
+           len = sprintf(ctx->levels[0]+xpos, " %s%s",
+                         n->elems[0], n->elems[1]);
+       else
+           len = sprintf(ctx->levels[0]+xpos, " %s",
+                         n->elems[0]);
+       return xpos + 1 + (len-1) / 2;
+    } else {
+       int xpos[4], nkids;
+       int nodelen, mypos, myleft, x, i;
+
+       xpos[0] = dispnode(n->kids[0], level-3, ctx);
+       xpos[1] = dispnode(n->kids[1], level-3, ctx);
+       nkids = 2;
+       if (n->kids[2]) {
+           xpos[2] = dispnode(n->kids[2], level-3, ctx);
+           nkids = 3;
+       }
+       if (n->kids[3]) {
+           xpos[3] = dispnode(n->kids[3], level-3, ctx);
+           nkids = 4;
+       }
+
+       if (nkids == 4)
+           mypos = (xpos[1] + xpos[2]) / 2;
+       else if (nkids == 3)
+           mypos = xpos[1];
+       else
+           mypos = (xpos[0] + xpos[1]) / 2;
+       nodelen = nkids * 2 - 1;
+       myleft = mypos - ((nodelen-1)/2);
+       assert(myleft >= xpos[0]);
+       assert(myleft + nodelen-1 <= xpos[nkids-1]);
+
+       x = strlen(ctx->levels[level]);
+       while (x <= xpos[0] && x < myleft)
+           ctx->levels[level][x++] = ' ';
+       while (x < myleft)
+           ctx->levels[level][x++] = '_';
+       if (nkids==4)
+           x += sprintf(ctx->levels[level]+x, ".%s.%s.%s.",
+                        n->elems[0], n->elems[1], n->elems[2]);
+       else if (nkids==3)
+           x += sprintf(ctx->levels[level]+x, ".%s.%s.",
+                        n->elems[0], n->elems[1]);
+       else
+           x += sprintf(ctx->levels[level]+x, ".%s.",
+                        n->elems[0]);
+       while (x < xpos[nkids-1])
+           ctx->levels[level][x++] = '_';
+       ctx->levels[level][x] = '\0';
+
+       x = strlen(ctx->levels[level-1]);
+       for (i = 0; i < nkids; i++) {
+           int rpos, pos;
+           rpos = xpos[i];
+           if (i > 0 && i < nkids-1)
+               pos = myleft + 2*i;
+           else
+               pos = rpos;
+           if (rpos < pos)
+               rpos++;
+           while (x < pos && x < rpos)
+               ctx->levels[level-1][x++] = ' ';
+           if (x == pos)
+               ctx->levels[level-1][x++] = '|';
+           while (x < pos || x < rpos)
+               ctx->levels[level-1][x++] = '_';
+           if (x == pos)
+               ctx->levels[level-1][x++] = '|';
+       }
+       ctx->levels[level-1][x] = '\0';
+
+       x = strlen(ctx->levels[level-2]);
+       for (i = 0; i < nkids; i++) {
+           int rpos = xpos[i];
+
+           while (x < rpos)
+               ctx->levels[level-2][x++] = ' ';
+           ctx->levels[level-2][x++] = '|';
+       }
+       ctx->levels[level-2][x] = '\0';
+
+       return mypos;
+    }
+}
+
+void disptree(tree234 *t) {
+    dispctx ctx;
+    char *leveldata;
+    int width = count234(t);
+    int ht = height234(t) * 3 - 2;
+    int i;
+
+    if (!t->root) {
+       printf("[empty tree]\n");
+    }
+
+    leveldata = smalloc(ht * (width+2));
+    ctx.levels = smalloc(ht * sizeof(char *));
+    for (i = 0; i < ht; i++) {
+       ctx.levels[i] = leveldata + i * (width+2);
+       ctx.levels[i][0] = '\0';
+    }
+
+    (void) dispnode(t->root, ht-1, &ctx);
+
+    for (i = ht; i-- ;)
+       printf("%s\n", ctx.levels[i]);
+
+    sfree(ctx.levels);
+    sfree(leveldata);
+}
+
+typedef struct {
+    int treedepth;
+    int elemcount;
+} chkctx;
+
+int chknode(chkctx *ctx, int level, node234 *node,
+           void *lowbound, void *highbound) {
+    int nkids, nelems;
+    int i;
+    int count;
+
+    /* Count the non-NULL kids. */
+    for (nkids = 0; nkids < 4 && node->kids[nkids]; nkids++);
+    /* Ensure no kids beyond the first NULL are non-NULL. */
+    for (i = nkids; i < 4; i++)
+        if (node->kids[i]) {
+            error("node %p: nkids=%d but kids[%d] non-NULL",
+                   node, nkids, i);
+        } else if (node->counts[i]) {
+            error("node %p: kids[%d] NULL but count[%d]=%d nonzero",
+                   node, i, i, node->counts[i]);
+       }
+
+    /* Count the non-NULL elements. */
+    for (nelems = 0; nelems < 3 && node->elems[nelems]; nelems++);
+    /* Ensure no elements beyond the first NULL are non-NULL. */
+    for (i = nelems; i < 3; i++)
+        if (node->elems[i]) {
+            error("node %p: nelems=%d but elems[%d] non-NULL",
+                   node, nelems, i);
+        }
+
+    if (nkids == 0) {
+        /*
+         * If nkids==0, this is a leaf node; verify that the tree
+         * depth is the same everywhere.
+         */
+        if (ctx->treedepth < 0)
+            ctx->treedepth = level;    /* we didn't know the depth yet */
+        else if (ctx->treedepth != level)
+            error("node %p: leaf at depth %d, previously seen depth %d",
+                   node, level, ctx->treedepth);
+    } else {
+        /*
+         * If nkids != 0, then it should be nelems+1, unless nelems
+         * is 0 in which case nkids should also be 0 (and so we
+         * shouldn't be in this condition at all).
+         */
+        int shouldkids = (nelems ? nelems+1 : 0);
+        if (nkids != shouldkids) {
+            error("node %p: %d elems should mean %d kids but has %d",
+                   node, nelems, shouldkids, nkids);
+        }
+    }
+
+    /*
+     * nelems should be at least 1.
+     */
+    if (nelems == 0) {
+        error("node %p: no elems", node, nkids);
+    }
+
+    /*
+     * Add nelems to the running element count of the whole tree.
+     */
+    ctx->elemcount += nelems;
+
+    /*
+     * Check ordering property: all elements should be strictly >
+     * lowbound, strictly < highbound, and strictly < each other in
+     * sequence. (lowbound and highbound are NULL at edges of tree
+     * - both NULL at root node - and NULL is considered to be <
+     * everything and > everything. IYSWIM.)
+     */
+    if (cmp) {
+       for (i = -1; i < nelems; i++) {
+           void *lower = (i == -1 ? lowbound : node->elems[i]);
+           void *higher = (i+1 == nelems ? highbound : node->elems[i+1]);
+           if (lower && higher && cmp(lower, higher) >= 0) {
+               error("node %p: kid comparison [%d=%s,%d=%s] failed",
+                     node, i, lower, i+1, higher);
+           }
+       }
+    }
+
+    /*
+     * Check parent pointers: all non-NULL kids should have a
+     * parent pointer coming back to this node.
+     */
+    for (i = 0; i < nkids; i++)
+        if (node->kids[i]->parent != node) {
+            error("node %p kid %d: parent ptr is %p not %p",
+                   node, i, node->kids[i]->parent, node);
+        }
+
+
+    /*
+     * Now (finally!) recurse into subtrees.
+     */
+    count = nelems;
+
+    for (i = 0; i < nkids; i++) {
+        void *lower = (i == 0 ? lowbound : node->elems[i-1]);
+        void *higher = (i >= nelems ? highbound : node->elems[i]);
+       int subcount = chknode(ctx, level+1, node->kids[i], lower, higher);
+       if (node->counts[i] != subcount) {
+           error("node %p kid %d: count says %d, subtree really has %d",
+                 node, i, node->counts[i], subcount);
+       }
+        count += subcount;
+    }
+
+    return count;
+}
+
+void verifytree(tree234 *tree, void **array, int arraylen) {
+    chkctx ctx;
+    int i;
+    void *p;
+
+    ctx.treedepth = -1;                /* depth unknown yet */
+    ctx.elemcount = 0;                 /* no elements seen yet */
+    /*
+     * Verify validity of tree properties.
+     */
+    if (tree->root) {
+       if (tree->root->parent != NULL)
+           error("root->parent is %p should be null", tree->root->parent);
+        chknode(&ctx, 0, tree->root, NULL, NULL);
+    }
+    printf("tree depth: %d\n", ctx.treedepth);
+    /*
+     * Enumerate the tree and ensure it matches up to the array.
+     */
+    for (i = 0; NULL != (p = index234(tree, i)); i++) {
+        if (i >= arraylen)
+            error("tree contains more than %d elements", arraylen);
+        if (array[i] != p)
+            error("enum at position %d: array says %s, tree says %s",
+                   i, array[i], p);
+    }
+    if (ctx.elemcount != i) {
+        error("tree really contains %d elements, enum gave %d",
+               ctx.elemcount, i);
+    }
+    if (i < arraylen) {
+        error("enum gave only %d elements, array has %d", i, arraylen);
+    }
+    i = count234(tree);
+    if (ctx.elemcount != i) {
+        error("tree really contains %d elements, count234 gave %d",
+             ctx.elemcount, i);
+    }
+}
+void verify(void) { verifytree(tree, array, arraylen); }
+
+void internal_addtest(void *elem, int index, void *realret) {
+    int i, j;
+    void *retval;
+
+    if (arraysize < arraylen+1) {
+        arraysize = arraylen+1+256;
+        array = (array == NULL ? smalloc(arraysize*sizeof(*array)) :
+                 srealloc(array, arraysize*sizeof(*array)));
+    }
+
+    i = index;
+    /* now i points to the first element >= elem */
+    retval = elem;                  /* expect elem returned (success) */
+    for (j = arraylen; j > i; j--)
+       array[j] = array[j-1];
+    array[i] = elem;                /* add elem to array */
+    arraylen++;
+
+    if (realret != retval) {
+        error("add: retval was %p expected %p", realret, retval);
+    }
+
+    verify();
+}
+
+void addtest(void *elem) {
+    int i;
+    void *realret;
+
+    realret = add234(tree, elem);
+
+    i = 0;
+    while (i < arraylen && cmp(elem, array[i]) > 0)
+        i++;
+    if (i < arraylen && !cmp(elem, array[i])) {
+        void *retval = array[i];       /* expect that returned not elem */
+       if (realret != retval) {
+           error("add: retval was %p expected %p", realret, retval);
+       }
+    } else
+       internal_addtest(elem, i, realret);
+}
+
+void addpostest(void *elem, int i) {
+    void *realret;
+
+    realret = addpos234(tree, elem, i);
+
+    internal_addtest(elem, i, realret);
+}
+
+void delpostest(int i) {
+    int index = i;
+    void *elem = array[i], *ret;
+
+    /* i points to the right element */
+    while (i < arraylen-1) {
+       array[i] = array[i+1];
+       i++;
+    }
+    arraylen--;                               /* delete elem from array */
+
+    if (tree->cmp)
+       ret = del234(tree, elem);
+    else
+       ret = delpos234(tree, index);
+
+    if (ret != elem) {
+       error("del returned %p, expected %p", ret, elem);
+    }
+
+    verify();
+}
+
+void deltest(void *elem) {
+    int i;
+
+    i = 0;
+    while (i < arraylen && cmp(elem, array[i]) > 0)
+        i++;
+    if (i >= arraylen || cmp(elem, array[i]) != 0)
+        return;                        /* don't do it! */
+    delpostest(i);
+}
+
+/* A sample data set and test utility. Designed for pseudo-randomness,
+ * and yet repeatability. */
+
+/*
+ * This random number generator uses the `portable implementation'
+ * given in ANSI C99 draft N869. It assumes `unsigned' is 32 bits;
+ * change it if not.
+ */
+int randomnumber(unsigned *seed) {
+    *seed *= 1103515245;
+    *seed += 12345;
+    return ((*seed) / 65536) % 32768;
+}
+
+int mycmp(void *av, void *bv) {
+    char const *a = (char const *)av;
+    char const *b = (char const *)bv;
+    return strcmp(a, b);
+}
+
+#define lenof(x) ( sizeof((x)) / sizeof(*(x)) )
+
+char *strings[] = {
+    "0", "2", "3", "I", "K", "d", "H", "J", "Q", "N", "n", "q", "j", "i",
+    "7", "G", "F", "D", "b", "x", "g", "B", "e", "v", "V", "T", "f", "E",
+    "S", "8", "A", "k", "X", "p", "C", "R", "a", "o", "r", "O", "Z", "u",
+    "6", "1", "w", "L", "P", "M", "c", "U", "h", "9", "t", "5", "W", "Y",
+    "m", "s", "l", "4",
+#if 0
+    "a", "ab", "absque", "coram", "de",
+    "palam", "clam", "cum", "ex", "e",
+    "sine", "tenus", "pro", "prae",
+    "banana", "carrot", "cabbage", "broccoli", "onion", "zebra",
+    "penguin", "blancmange", "pangolin", "whale", "hedgehog",
+    "giraffe", "peanut", "bungee", "foo", "bar", "baz", "quux",
+    "murfl", "spoo", "breen", "flarn", "octothorpe",
+    "snail", "tiger", "elephant", "octopus", "warthog", "armadillo",
+    "aardvark", "wyvern", "dragon", "elf", "dwarf", "orc", "goblin",
+    "pixie", "basilisk", "warg", "ape", "lizard", "newt", "shopkeeper",
+    "wand", "ring", "amulet"
+#endif
+};
+
+#define NSTR lenof(strings)
+
+void findtest(void) {
+    static const int rels[] = {
+       REL234_EQ, REL234_GE, REL234_LE, REL234_LT, REL234_GT
+    };
+    static const char *const relnames[] = {
+       "EQ", "GE", "LE", "LT", "GT"
+    };
+    int i, j, rel, index;
+    char *p, *ret, *realret, *realret2;
+    int lo, hi, mid, c;
+
+    for (i = 0; i < (int)NSTR; i++) {
+       p = strings[i];
+       for (j = 0; j < (int)(sizeof(rels)/sizeof(*rels)); j++) {
+           rel = rels[j];
+
+           lo = 0; hi = arraylen-1;
+           while (lo <= hi) {
+               mid = (lo + hi) / 2;
+               c = strcmp(p, array[mid]);
+               if (c < 0)
+                   hi = mid-1;
+               else if (c > 0)
+                   lo = mid+1;
+               else
+                   break;
+           }
+
+           if (c == 0) {
+               if (rel == REL234_LT)
+                   ret = (mid > 0 ? array[--mid] : NULL);
+               else if (rel == REL234_GT)
+                   ret = (mid < arraylen-1 ? array[++mid] : NULL);
+               else
+                   ret = array[mid];
+           } else {
+               assert(lo == hi+1);
+               if (rel == REL234_LT || rel == REL234_LE) {
+                   mid = hi;
+                   ret = (hi >= 0 ? array[hi] : NULL);
+               } else if (rel == REL234_GT || rel == REL234_GE) {
+                   mid = lo;
+                   ret = (lo < arraylen ? array[lo] : NULL);
+               } else
+                   ret = NULL;
+           }
+
+           realret = findrelpos234(tree, p, NULL, rel, &index);
+           if (realret != ret) {
+               error("find(\"%s\",%s) gave %s should be %s",
+                     p, relnames[j], realret, ret);
+           }
+           if (realret && index != mid) {
+               error("find(\"%s\",%s) gave %d should be %d",
+                     p, relnames[j], index, mid);
+           }
+           if (realret && rel == REL234_EQ) {
+               realret2 = index234(tree, index);
+               if (realret2 != realret) {
+                   error("find(\"%s\",%s) gave %s(%d) but %d -> %s",
+                         p, relnames[j], realret, index, index, realret2);
+               }
+           }
+#if 0
+           printf("find(\"%s\",%s) gave %s(%d)\n", p, relnames[j],
+                  realret, index);
+#endif
+       }
+    }
+
+    realret = findrelpos234(tree, NULL, NULL, REL234_GT, &index);
+    if (arraylen && (realret != array[0] || index != 0)) {
+       error("find(NULL,GT) gave %s(%d) should be %s(0)",
+             realret, index, array[0]);
+    } else if (!arraylen && (realret != NULL)) {
+       error("find(NULL,GT) gave %s(%d) should be NULL",
+             realret, index);
+    }
+
+    realret = findrelpos234(tree, NULL, NULL, REL234_LT, &index);
+    if (arraylen && (realret != array[arraylen-1] || index != arraylen-1)) {
+       error("find(NULL,LT) gave %s(%d) should be %s(0)",
+             realret, index, array[arraylen-1]);
+    } else if (!arraylen && (realret != NULL)) {
+       error("find(NULL,LT) gave %s(%d) should be NULL",
+             realret, index);
+    }
+}
+
+void splittest(tree234 *tree, void **array, int arraylen) {
+    int i;
+    tree234 *tree3, *tree4;
+    for (i = 0; i <= arraylen; i++) {
+       tree3 = copytree234(tree, NULL, NULL);
+       tree4 = splitpos234(tree3, i, 0);
+       verifytree(tree3, array, i);
+       verifytree(tree4, array+i, arraylen-i);
+       join234(tree3, tree4);
+       freetree234(tree4);            /* left empty by join */
+       verifytree(tree3, array, arraylen);
+       freetree234(tree3);
+    }
+}
+
+int main(void) {
+    int in[NSTR];
+    int i, j, k;
+    int tworoot, tmplen;
+    unsigned seed = 0;
+    tree234 *tree2, *tree3, *tree4;
+    int c;
+
+    setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0);
+
+    for (i = 0; i < (int)NSTR; i++) in[i] = 0;
+    array = NULL;
+    arraylen = arraysize = 0;
+    tree = newtree234(mycmp);
+    cmp = mycmp;
+
+    verify();
+    for (i = 0; i < 10000; i++) {
+        j = randomnumber(&seed);
+        j %= NSTR;
+        printf("trial: %d\n", i);
+        if (in[j]) {
+            printf("deleting %s (%d)\n", strings[j], j);
+            deltest(strings[j]);
+            in[j] = 0;
+        } else {
+            printf("adding %s (%d)\n", strings[j], j);
+            addtest(strings[j]);
+            in[j] = 1;
+        }
+       disptree(tree);
+       findtest();
+    }
+
+    while (arraylen > 0) {
+        j = randomnumber(&seed);
+        j %= arraylen;
+        deltest(array[j]);
+    }
+
+    freetree234(tree);
+
+    /*
+     * Now try an unsorted tree. We don't really need to test
+     * delpos234 because we know del234 is based on it, so it's
+     * already been tested in the above sorted-tree code; but for
+     * completeness we'll use it to tear down our unsorted tree
+     * once we've built it.
+     */
+    tree = newtree234(NULL);
+    cmp = NULL;
+    verify();
+    for (i = 0; i < 1000; i++) {
+       printf("trial: %d\n", i);
+       j = randomnumber(&seed);
+       j %= NSTR;
+       k = randomnumber(&seed);
+       k %= count234(tree)+1;
+       printf("adding string %s at index %d\n", strings[j], k);
+       addpostest(strings[j], k);
+    }
+
+    /*
+     * While we have this tree in its full form, we'll take a copy
+     * of it to use in split and join testing.
+     */
+    tree2 = copytree234(tree, NULL, NULL);
+    verifytree(tree2, array, arraylen);/* check the copy is accurate */
+    /*
+     * Split tests. Split the tree at every possible point and
+     * check the resulting subtrees.
+     */
+    tworoot = (!tree2->root->elems[1]);/* see if it has a 2-root */
+    splittest(tree2, array, arraylen);
+    /*
+     * Now do the split test again, but on a tree that has a 2-root
+     * (if the previous one didn't) or doesn't (if the previous one
+     * did).
+     */
+    tmplen = arraylen;
+    while ((!tree2->root->elems[1]) == tworoot) {
+       delpos234(tree2, --tmplen);
+    }
+    printf("now trying splits on second tree\n");
+    splittest(tree2, array, tmplen);
+    freetree234(tree2);
+
+    /*
+     * Back to the main testing of uncounted trees.
+     */
+    while (count234(tree) > 0) {
+       printf("cleanup: tree size %d\n", count234(tree));
+       j = randomnumber(&seed);
+       j %= count234(tree);
+       printf("deleting string %s from index %d\n", (char *)array[j], j);
+       delpostest(j);
+    }
+    freetree234(tree);
+
+    /*
+     * Finally, do some testing on split/join on _sorted_ trees. At
+     * the same time, we'll be testing split on very small trees.
+     */
+    tree = newtree234(mycmp);
+    cmp = mycmp;
+    arraylen = 0;
+    for (i = 0; i < 16; i++) {
+       addtest(strings[i]);
+       tree2 = copytree234(tree, NULL, NULL);
+       splittest(tree2, array, arraylen);
+       freetree234(tree2);
+    }
+    freetree234(tree);
+
+    /*
+     * Test silly cases of join: join(emptytree, emptytree), and
+     * also ensure join correctly spots when sorted trees fail the
+     * ordering constraint.
+     */
+    tree = newtree234(mycmp);
+    tree2 = newtree234(mycmp);
+    tree3 = newtree234(mycmp);
+    tree4 = newtree234(mycmp);
+    assert(mycmp(strings[0], strings[1]) < 0);   /* just in case :-) */
+    add234(tree2, strings[1]);
+    add234(tree4, strings[0]);
+    array[0] = strings[0];
+    array[1] = strings[1];
+    verifytree(tree, array, 0);
+    verifytree(tree2, array+1, 1);
+    verifytree(tree3, array, 0);
+    verifytree(tree4, array, 1);
+
+    /*
+     * So:
+     *  - join(tree,tree3) should leave both tree and tree3 unchanged.
+     *  - joinr(tree,tree2) should leave both tree and tree2 unchanged.
+     *  - join(tree4,tree3) should leave both tree3 and tree4 unchanged.
+     *  - join(tree, tree2) should move the element from tree2 to tree.
+     *  - joinr(tree4, tree3) should move the element from tree4 to tree3.
+     *  - join(tree,tree3) should return NULL and leave both unchanged.
+     *  - join(tree3,tree) should work and create a bigger tree in tree3.
+     */
+    assert(tree == join234(tree, tree3));
+    verifytree(tree, array, 0);
+    verifytree(tree3, array, 0);
+    assert(tree2 == join234r(tree, tree2));
+    verifytree(tree, array, 0);
+    verifytree(tree2, array+1, 1);
+    assert(tree4 == join234(tree4, tree3));
+    verifytree(tree3, array, 0);
+    verifytree(tree4, array, 1);
+    assert(tree == join234(tree, tree2));
+    verifytree(tree, array+1, 1);
+    verifytree(tree2, array, 0);
+    assert(tree3 == join234r(tree4, tree3));
+    verifytree(tree3, array, 1);
+    verifytree(tree4, array, 0);
+    assert(NULL == join234(tree, tree3));
+    verifytree(tree, array+1, 1);
+    verifytree(tree3, array, 1);
+    assert(tree3 == join234(tree3, tree));
+    verifytree(tree3, array, 2);
+    verifytree(tree, array, 0);
+
+    return 0;
+}
+
+#endif
+
+#if 0 /* sorted list of strings might be useful */
+{
+    "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H", "I", "J", "K", "L", "M", "N", "O", "P", "Q", "R", "S", "T", "U", "V", "W", "X", "Y", "Z", "a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j", "k", "l", "m", "n", "o", "p", "q", "r", "s", "t", "u", "v", "w", "x",
+}
+#endif
diff --git a/tree234.h b/tree234.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f75c8f7
--- /dev/null
+++ b/tree234.h
@@ -0,0 +1,202 @@
+/*
+ * tree234.h: header defining functions in tree234.c.
+ * 
+ * This file is copyright 1999-2001 Simon Tatham.
+ * 
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person
+ * obtaining a copy of this software and associated documentation
+ * files (the "Software"), to deal in the Software without
+ * restriction, including without limitation the rights to use,
+ * copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or
+ * sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
+ * Software is furnished to do so, subject to the following
+ * conditions:
+ * 
+ * The above copyright notice and this permission notice shall be
+ * included in all copies or substantial portions of the Software.
+ * 
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
+ * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES
+ * OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
+ * NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL SIMON TATHAM BE LIABLE FOR
+ * ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF
+ * CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
+ * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+ * SOFTWARE.
+ */
+
+#ifndef TREE234_H
+#define TREE234_H
+
+/*
+ * This typedef is opaque outside tree234.c itself.
+ */
+typedef struct tree234_Tag tree234;
+
+typedef int (*cmpfn234)(void *, void *);
+
+typedef void *(*copyfn234)(void *state, void *element);
+
+/*
+ * Create a 2-3-4 tree. If `cmp' is NULL, the tree is unsorted, and
+ * lookups by key will fail: you can only look things up by numeric
+ * index, and you have to use addpos234() and delpos234().
+ */
+tree234 *newtree234(cmpfn234 cmp);
+
+/*
+ * Free a 2-3-4 tree (not including freeing the elements).
+ */
+void freetree234(tree234 *t);
+
+/*
+ * Add an element e to a sorted 2-3-4 tree t. Returns e on success,
+ * or if an existing element compares equal, returns that.
+ */
+void *add234(tree234 *t, void *e);
+
+/*
+ * Add an element e to an unsorted 2-3-4 tree t. Returns e on
+ * success, NULL on failure. (Failure should only occur if the
+ * index is out of range or the tree is sorted.)
+ * 
+ * Index range can be from 0 to the tree's current element count,
+ * inclusive.
+ */
+void *addpos234(tree234 *t, void *e, int index);
+
+/*
+ * Look up the element at a given numeric index in a 2-3-4 tree.
+ * Returns NULL if the index is out of range.
+ * 
+ * One obvious use for this function is in iterating over the whole
+ * of a tree (sorted or unsorted):
+ * 
+ *   for (i = 0; (p = index234(tree, i)) != NULL; i++) consume(p);
+ * 
+ * or
+ * 
+ *   int maxcount = count234(tree);
+ *   for (i = 0; i < maxcount; i++) {
+ *       p = index234(tree, i);
+ *       assert(p != NULL);
+ *       consume(p);
+ *   }
+ */
+void *index234(tree234 *t, int index);
+
+/*
+ * Find an element e in a sorted 2-3-4 tree t. Returns NULL if not
+ * found. e is always passed as the first argument to cmp, so cmp
+ * can be an asymmetric function if desired. cmp can also be passed
+ * as NULL, in which case the compare function from the tree proper
+ * will be used.
+ * 
+ * Three of these functions are special cases of findrelpos234. The
+ * non-`pos' variants lack the `index' parameter: if the parameter
+ * is present and non-NULL, it must point to an integer variable
+ * which will be filled with the numeric index of the returned
+ * element.
+ * 
+ * The non-`rel' variants lack the `relation' parameter. This
+ * parameter allows you to specify what relation the element you
+ * provide has to the element you're looking for. This parameter
+ * can be:
+ * 
+ *   REL234_EQ     - find only an element that compares equal to e
+ *   REL234_LT     - find the greatest element that compares < e
+ *   REL234_LE     - find the greatest element that compares <= e
+ *   REL234_GT     - find the smallest element that compares > e
+ *   REL234_GE     - find the smallest element that compares >= e
+ * 
+ * Non-`rel' variants assume REL234_EQ.
+ * 
+ * If `rel' is REL234_GT or REL234_LT, the `e' parameter may be
+ * NULL. In this case, REL234_GT will return the smallest element
+ * in the tree, and REL234_LT will return the greatest. This gives
+ * an alternative means of iterating over a sorted tree, instead of
+ * using index234:
+ * 
+ *   // to loop forwards
+ *   for (p = NULL; (p = findrel234(tree, p, NULL, REL234_GT)) != NULL ;)
+ *       consume(p);
+ * 
+ *   // to loop backwards
+ *   for (p = NULL; (p = findrel234(tree, p, NULL, REL234_LT)) != NULL ;)
+ *       consume(p);
+ */
+enum {
+    REL234_EQ, REL234_LT, REL234_LE, REL234_GT, REL234_GE
+};
+void *find234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp);
+void *findrel234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int relation);
+void *findpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int *index);
+void *findrelpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int relation,
+                   int *index);
+
+/*
+ * Delete an element e in a 2-3-4 tree. Does not free the element,
+ * merely removes all links to it from the tree nodes.
+ * 
+ * delpos234 deletes the element at a particular tree index: it
+ * works on both sorted and unsorted trees.
+ * 
+ * del234 deletes the element passed to it, so it only works on
+ * sorted trees. (It's equivalent to using findpos234 to determine
+ * the index of an element, and then passing that index to
+ * delpos234.)
+ * 
+ * Both functions return a pointer to the element they delete, for
+ * the user to free or pass on elsewhere or whatever. If the index
+ * is out of range (delpos234) or the element is already not in the
+ * tree (del234) then they return NULL.
+ */
+void *del234(tree234 *t, void *e);
+void *delpos234(tree234 *t, int index);
+
+/*
+ * Return the total element count of a tree234.
+ */
+int count234(tree234 *t);
+
+/*
+ * Split a tree234 into two valid tree234s.
+ * 
+ * splitpos234 splits at a given index. If `before' is TRUE, the
+ * items at and after that index are left in t and the ones before
+ * are returned; if `before' is FALSE, the items before that index
+ * are left in t and the rest are returned.
+ * 
+ * split234 splits at a given key. You can pass any of the
+ * relations used with findrel234, except for REL234_EQ. The items
+ * in the tree that satisfy the relation are returned; the
+ * remainder are left.
+ */
+tree234 *splitpos234(tree234 *t, int index, int before);
+tree234 *split234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int rel);
+
+/*
+ * Join two tree234s together into a single one.
+ * 
+ * All the elements in t1 are placed to the left of all the
+ * elements in t2. If the trees are sorted, there will be a test to
+ * ensure that this satisfies the ordering criterion, and NULL will
+ * be returned otherwise. If the trees are unsorted, there is no
+ * restriction on the use of join234.
+ * 
+ * The tree returned is t1 (join234) or t2 (join234r), if the
+ * operation is successful.
+ */
+tree234 *join234(tree234 *t1, tree234 *t2);
+tree234 *join234r(tree234 *t1, tree234 *t2);
+
+/*
+ * Make a complete copy of a tree234. Element pointers will be
+ * reused unless copyfn is non-NULL, in which case it will be used
+ * to copy each element. (copyfn takes two `void *' parameters; the
+ * first is private state and the second is the element. A simple
+ * copy routine probably won't need private state.)
+ */
+tree234 *copytree234(tree234 *t, copyfn234 copyfn, void *copyfnstate);
+
+#endif /* TREE234_H */