Fix float4/float8 hash functions to produce uniform results for NaNs.
authorTom Lane
Thu, 2 Sep 2021 21:24:42 +0000 (17:24 -0400)
committerTom Lane
Thu, 2 Sep 2021 21:24:42 +0000 (17:24 -0400)
The IEEE 754 standard allows a wide variety of bit patterns for NaNs,
of which at least two ("NaN" and "-NaN") are pretty easy to produce
from SQL on most machines.  This is problematic because our btree
comparison functions deem all NaNs to be equal, but our float hash
functions know nothing about NaNs and will happily produce varying
hash codes for them.  That causes unexpected results from queries
that hash a column containing different NaN values.  It could also
produce unexpected lookup failures when using a hash index on a
float column, i.e. "WHERE x = 'NaN'" will not find all the rows
it should.

To fix, special-case NaN in the float hash functions, not too much
unlike the existing special case that forces zero and minus zero
to hash the same.  I arranged for the most vanilla sort of NaN
(that coming from the C99 NAN constant) to still have the same
hash code as before, to reduce the risk to existing hash indexes.

I dithered about whether to back-patch this into stable branches,
but ultimately decided to do so.  It's a clear improvement for
queries that hash internally.  If there is anybody who has -NaN
in a hash index, they'd be well advised to re-index after applying
this patch ... but the misbehavior if they don't will not be much
worse than the misbehavior they had before.

Per bug #17172 from Ma Liangzhu.

Discussion: https://postgr.es/m/17172-7505bea9e04e230f@postgresql.org

src/backend/access/hash/hashfunc.c
src/test/regress/expected/hash_func.out
src/test/regress/sql/hash_func.sql

index a8498226e32d742142975af780d5ce6aa64401d9..842d37e7a35e2bb440b1b3ba464f717e097d7f30 100644 (file)
@@ -30,6 +30,7 @@
 #include "catalog/pg_collation.h"
 #include "common/hashfn.h"
 #include "utils/builtins.h"
+#include "utils/float.h"
 #include "utils/pg_locale.h"
 
 /*
@@ -150,6 +151,14 @@ hashfloat4(PG_FUNCTION_ARGS)
    if (key == (float4) 0)
        PG_RETURN_UINT32(0);
 
+   /*
+    * Similarly, NaNs can have different bit patterns but they should all
+    * compare as equal.  For backwards-compatibility reasons we force them to
+    * have the hash value of a standard NaN.
+    */
+   if (isnan(key))
+       key = get_float4_nan();
+
    /*
     * To support cross-type hashing of float8 and float4, we want to return
     * the same hash value hashfloat8 would produce for an equal float8 value.
@@ -172,6 +181,8 @@ hashfloat4extended(PG_FUNCTION_ARGS)
    /* Same approach as hashfloat4 */
    if (key == (float4) 0)
        PG_RETURN_UINT64(seed);
+   if (isnan(key))
+       key = get_float4_nan();
    key8 = key;
 
    return hash_any_extended((unsigned char *) &key8, sizeof(key8), seed);
@@ -190,6 +201,14 @@ hashfloat8(PG_FUNCTION_ARGS)
    if (key == (float8) 0)
        PG_RETURN_UINT32(0);
 
+   /*
+    * Similarly, NaNs can have different bit patterns but they should all
+    * compare as equal.  For backwards-compatibility reasons we force them to
+    * have the hash value of a standard NaN.
+    */
+   if (isnan(key))
+       key = get_float8_nan();
+
    return hash_any((unsigned char *) &key, sizeof(key));
 }
 
@@ -202,6 +221,8 @@ hashfloat8extended(PG_FUNCTION_ARGS)
    /* Same approach as hashfloat8 */
    if (key == (float8) 0)
        PG_RETURN_UINT64(seed);
+   if (isnan(key))
+       key = get_float8_nan();
 
    return hash_any_extended((unsigned char *) &key, sizeof(key), seed);
 }
index da0948e95a935dce5fd5251a1b97651dee188a2e..46b9788d079397bd0c8cbf9f7819c23116217473 100644 (file)
@@ -298,3 +298,36 @@ WHERE  hash_range(v)::bit(32) != hash_range_extended(v, 0)::bit(32)
 -------+----------+-----------+-----------
 (0 rows)
 
+--
+-- Check special cases for specific data types
+--
+SELECT hashfloat4('0'::float4) = hashfloat4('-0'::float4) AS t;
+ t 
+---
+ t
+(1 row)
+
+SELECT hashfloat4('NaN'::float4) = hashfloat4('-NaN'::float4) AS t;
+ t 
+---
+ t
+(1 row)
+
+SELECT hashfloat8('0'::float8) = hashfloat8('-0'::float8) AS t;
+ t 
+---
+ t
+(1 row)
+
+SELECT hashfloat8('NaN'::float8) = hashfloat8('-NaN'::float8) AS t;
+ t 
+---
+ t
+(1 row)
+
+SELECT hashfloat4('NaN'::float4) = hashfloat8('NaN'::float8) AS t;
+ t 
+---
+ t
+(1 row)
+
index b7ce8b21a3a08cf14f8560e146c6fa147bbfdd33..5e4f23238680708fb7bcf902066fab62c2cb9f69 100644 (file)
@@ -220,3 +220,12 @@ FROM   (VALUES (int4range(10, 20)), (int4range(23, 43)),
         (int4range(550274, 1550274)), (int4range(1550275, 208112489))) x(v)
 WHERE  hash_range(v)::bit(32) != hash_range_extended(v, 0)::bit(32)
        OR hash_range(v)::bit(32) = hash_range_extended(v, 1)::bit(32);
+
+--
+-- Check special cases for specific data types
+--
+SELECT hashfloat4('0'::float4) = hashfloat4('-0'::float4) AS t;
+SELECT hashfloat4('NaN'::float4) = hashfloat4('-NaN'::float4) AS t;
+SELECT hashfloat8('0'::float8) = hashfloat8('-0'::float8) AS t;
+SELECT hashfloat8('NaN'::float8) = hashfloat8('-NaN'::float8) AS t;
+SELECT hashfloat4('NaN'::float4) = hashfloat8('NaN'::float8) AS t;