folly/Conv.h

   1 /*
   2  * Copyright 2015 Facebook, Inc.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 /**
  18  * Converts anything to anything, with an emphasis on performance and
  19  * safety.
  20  *
  21  * @author Andrei Alexandrescu (andrei.alexandrescu@fb.com)
  22  */
  23
  24 #ifndef FOLLY_BASE_CONV_H_
  25 #define FOLLY_BASE_CONV_H_
  26
  27 #include <folly/FBString.h>
  28 #include <folly/Likely.h>
  29 #include <folly/Preprocessor.h>
  30 #include <folly/Range.h>
  31
  32 #include <boost/implicit_cast.hpp>
  33 #include <algorithm>
  34 #include <type_traits>
  35 #include <limits>
  36 #include <string>
  37 #include <tuple>
  38 #include <stdexcept>
  39 #include <typeinfo>
  40
  41 #include <limits.h>
  42
  43 // V8 JavaScript implementation
  44 #include <double-conversion/double-conversion.h>
  45
  46 #define FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGIZE(x) #x
  47 #define FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGIZE2(x) FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGIZE(x)
  48
  49 // Android doesn't support std::to_string so just use a placeholder there.
  50 #ifdef __ANDROID__
  51 #define FOLLY_RANGE_CHECK_TO_STRING(x) std::string("N/A")
  52 #else
  53 #define FOLLY_RANGE_CHECK_TO_STRING(x) std::to_string(x)
  54 #endif
  55
  56 #define FOLLY_RANGE_CHECK(condition, message, src)                          \
  57   ((condition) ? (void)0 : throw std::range_error(                          \
  58     (std::string(__FILE__ "(" FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGIZE2(__LINE__) "): ") \
  59      + (message) + ": '" + (src) + "'").c_str()))
  60
  61 #define FOLLY_RANGE_CHECK_BEGIN_END(condition, message, b, e)    \
  62   FOLLY_RANGE_CHECK(condition, message, std::string((b), (e) - (b)))
  63
  64 #define FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(condition, message, sp)    \
  65   FOLLY_RANGE_CHECK(condition, message, std::string((sp).data(), (sp).size()))
  66
  67 namespace folly {
  68
  69 /**
  70  * The identity conversion function.
  71  * to<T>(T) returns itself for all types T.
  72  */
  73 template <class Tgt, class Src>
  74 typename std::enable_if<std::is_same<Tgt, Src>::value, Tgt>::type
  75 to(const Src & value) {
  76   return value;
  77 }
  78
  79 template <class Tgt, class Src>
  80 typename std::enable_if<std::is_same<Tgt, Src>::value, Tgt>::type
  81 to(Src && value) {
  82   return std::move(value);
  83 }
  84
  85 /*******************************************************************************
  86  * Integral to integral
  87  ******************************************************************************/
  88
  89 /**
  90  * Unchecked conversion from integral to boolean. This is different from the
  91  * other integral conversions because we use the C convention of treating any
  92  * non-zero value as true, instead of range checking.
  93  */
  94 template <class Tgt, class Src>
  95 typename std::enable_if<
  96   std::is_integral<Src>::value
  97   && !std::is_same<Tgt, Src>::value
  98   && std::is_same<Tgt, bool>::value,
  99   Tgt>::type
 100 to(const Src & value) {
 101   return value != 0;
 102 }
 103
 104 /**
 105  * Checked conversion from integral to integral. The checks are only
 106  * performed when meaningful, e.g. conversion from int to long goes
 107  * unchecked.
 108  */
 109 template <class Tgt, class Src>
 110 typename std::enable_if<
 111   std::is_integral<Src>::value
 112   && !std::is_same<Tgt, Src>::value
 113   && !std::is_same<Tgt, bool>::value
 114   && std::is_integral<Tgt>::value,
 115   Tgt>::type
 116 to(const Src & value) {
 117   /* static */ if (std::numeric_limits<Tgt>::max()
 118                    < std::numeric_limits<Src>::max()) {
 119     FOLLY_RANGE_CHECK(
 120       (!greater_than<Tgt, std::numeric_limits<Tgt>::max()>(value)),
 121       "Overflow",
 122       FOLLY_RANGE_CHECK_TO_STRING(value));
 123   }
 124   /* static */ if (std::is_signed<Src>::value &&
 125                    (!std::is_signed<Tgt>::value || sizeof(Src) > sizeof(Tgt))) {
 126     FOLLY_RANGE_CHECK(
 127       (!less_than<Tgt, std::numeric_limits<Tgt>::min()>(value)),
 128       "Negative overflow",
 129       FOLLY_RANGE_CHECK_TO_STRING(value));
 130   }
 131   return static_cast<Tgt>(value);
 132 }
 133
 134 /*******************************************************************************
 135  * Floating point to floating point
 136  ******************************************************************************/
 137
 138 template <class Tgt, class Src>
 139 typename std::enable_if<
 140   std::is_floating_point<Tgt>::value
 141   && std::is_floating_point<Src>::value
 142   && !std::is_same<Tgt, Src>::value,
 143   Tgt>::type
 144 to(const Src & value) {
 145   /* static */ if (std::numeric_limits<Tgt>::max() <
 146                    std::numeric_limits<Src>::max()) {
 147     FOLLY_RANGE_CHECK(value <= std::numeric_limits<Tgt>::max(),
 148                       "Overflow",
 149                       FOLLY_RANGE_CHECK_TO_STRING(value));
 150     FOLLY_RANGE_CHECK(value >= -std::numeric_limits<Tgt>::max(),
 151                       "Negative overflow",
 152                       FOLLY_RANGE_CHECK_TO_STRING(value));
 153   }
 154   return boost::implicit_cast<Tgt>(value);
 155 }
 156
 157 /*******************************************************************************
 158  * Anything to string
 159  ******************************************************************************/
 160
 161 namespace detail {
 162
 163 template <class T>
 164 const T& getLastElement(const T & v) {
 165   return v;
 166 }
 167
 168 template <class T, class... Ts>
 169 typename std::tuple_element<
 170   sizeof...(Ts),
 171   std::tuple<T, Ts...> >::type const&
 172   getLastElement(const T&, const Ts&... vs) {
 173   return getLastElement(vs...);
 174 }
 175
 176 // This class exists to specialize away std::tuple_element in the case where we
 177 // have 0 template arguments. Without this, Clang/libc++ will blow a
 178 // static_assert even if tuple_element is protected by an enable_if.
 179 template <class... Ts>
 180 struct last_element {
 181   typedef typename std::enable_if<
 182     sizeof...(Ts) >= 1,
 183     typename std::tuple_element<
 184       sizeof...(Ts) - 1, std::tuple<Ts...>
 185     >::type>::type type;
 186 };
 187
 188 template <>
 189 struct last_element<> {
 190   typedef void type;
 191 };
 192
 193 } // namespace detail
 194
 195 /*******************************************************************************
 196  * Conversions from integral types to string types.
 197  ******************************************************************************/
 198
 199 #if FOLLY_HAVE_INT128_T
 200 namespace detail {
 201
 202 template <typename IntegerType>
 203 constexpr unsigned int
 204 digitsEnough() {
 205   return (unsigned int)(ceil(sizeof(IntegerType) * CHAR_BIT * M_LN2 / M_LN10));
 206 }
 207
 208 inline size_t
 209 unsafeTelescope128(char * buffer, size_t room, unsigned __int128 x) {
 210   typedef unsigned __int128 Usrc;
 211   size_t p = room - 1;
 212
 213   while (x >= (Usrc(1) << 64)) { // Using 128-bit division while needed
 214     const auto y = x / 10;
 215     const auto digit = x % 10;
 216
 217     buffer[p--] = '0' + digit;
 218     x = y;
 219   }
 220
 221   uint64_t xx = x; // Moving to faster 64-bit division thereafter
 222
 223   while (xx >= 10) {
 224     const auto y = xx / 10ULL;
 225     const auto digit = xx % 10ULL;
 226
 227     buffer[p--] = '0' + digit;
 228     xx = y;
 229   }
 230
 231   buffer[p] = '0' + xx;
 232
 233   return p;
 234 }
 235
 236 }
 237 #endif
 238
 239 /**
 240  * Returns the number of digits in the base 10 representation of an
 241  * uint64_t. Useful for preallocating buffers and such. It's also used
 242  * internally, see below. Measurements suggest that defining a
 243  * separate overload for 32-bit integers is not worthwhile.
 244  */
 245
 246 inline uint32_t digits10(uint64_t v) {
 247 #ifdef __x86_64__
 248
 249   // For this arch we can get a little help from specialized CPU instructions
 250   // which can count leading zeroes; 64 minus that is appx. log (base 2).
 251   // Use that to approximate base-10 digits (log_10) and then adjust if needed.
 252
 253   // 10^i, defined for i 0 through 19.
 254   // This is 20 * 8 == 160 bytes, which fits neatly into 5 cache lines
 255   // (assuming a cache line size of 64).
 256   static const uint64_t powersOf10[20] FOLLY_ALIGNED(64) = {
 257     1, 10, 100, 1000, 10000, 100000, 1000000, 10000000, 100000000, 1000000000,
 258     10000000000, 100000000000, 1000000000000, 10000000000000, 100000000000000,
 259     1000000000000000, 10000000000000000, 100000000000000000,
 260     1000000000000000000, 10000000000000000000UL
 261   };
 262
 263   // "count leading zeroes" operation not valid; for 0; special case this.
 264   if UNLIKELY (! v) {
 265     return 1;
 266   }
 267
 268   // bits is in the ballpark of log_2(v).
 269   const uint8_t leadingZeroes = __builtin_clzll(v);
 270   const auto bits = 63 - leadingZeroes;
 271
 272   // approximate log_10(v) == log_10(2) * bits.
 273   // Integer magic below: 77/256 is appx. 0.3010 (log_10(2)).
 274   // The +1 is to make this the ceiling of the log_10 estimate.
 275   const uint32_t minLength = 1 + ((bits * 77) >> 8);
 276
 277   // return that log_10 lower bound, plus adjust if input >= 10^(that bound)
 278   // in case there's a small error and we misjudged length.
 279   return minLength + (uint32_t) (UNLIKELY (v >= powersOf10[minLength]));
 280
 281 #else
 282
 283   uint32_t result = 1;
 284   for (;;) {
 285     if (LIKELY(v < 10)) return result;
 286     if (LIKELY(v < 100)) return result + 1;
 287     if (LIKELY(v < 1000)) return result + 2;
 288     if (LIKELY(v < 10000)) return result + 3;
 289     // Skip ahead by 4 orders of magnitude
 290     v /= 10000U;
 291     result += 4;
 292   }
 293
 294 #endif
 295 }
 296
 297 /**
 298  * Copies the ASCII base 10 representation of v into buffer and
 299  * returns the number of bytes written. Does NOT append a \0. Assumes
 300  * the buffer points to digits10(v) bytes of valid memory. Note that
 301  * uint64 needs at most 20 bytes, uint32_t needs at most 10 bytes,
 302  * uint16_t needs at most 5 bytes, and so on. Measurements suggest
 303  * that defining a separate overload for 32-bit integers is not
 304  * worthwhile.
 305  *
 306  * This primitive is unsafe because it makes the size assumption and
 307  * because it does not add a terminating \0.
 308  */
 309
 310 inline uint32_t uint64ToBufferUnsafe(uint64_t v, char *const buffer) {
 311   auto const result = digits10(v);
 312   // WARNING: using size_t or pointer arithmetic for pos slows down
 313   // the loop below 20x. This is because several 32-bit ops can be
 314   // done in parallel, but only fewer 64-bit ones.
 315   uint32_t pos = result - 1;
 316   while (v >= 10) {
 317     // Keep these together so a peephole optimization "sees" them and
 318     // computes them in one shot.
 319     auto const q = v / 10;
 320     auto const r = static_cast<uint32_t>(v % 10);
 321     buffer[pos--] = '0' + r;
 322     v = q;
 323   }
 324   // Last digit is trivial to handle
 325   buffer[pos] = static_cast<uint32_t>(v) + '0';
 326   return result;
 327 }
 328
 329 /**
 330  * A single char gets appended.
 331  */
 332 template <class Tgt>
 333 void toAppend(char value, Tgt * result) {
 334   *result += value;
 335 }
 336
 337 template<class T>
 338 constexpr typename std::enable_if<
 339   std::is_same<T, char>::value,
 340   size_t>::type
 341 estimateSpaceNeeded(T) {
 342   return 1;
 343 }
 344
 345 /**
 346  * Ubiquitous helper template for writing string appenders
 347  */
 348 template <class T> struct IsSomeString {
 349   enum { value = std::is_same<T, std::string>::value
 350          || std::is_same<T, fbstring>::value };
 351 };
 352
 353 /**
 354  * Everything implicitly convertible to const char* gets appended.
 355  */
 356 template <class Tgt, class Src>
 357 typename std::enable_if<
 358   std::is_convertible<Src, const char*>::value
 359   && IsSomeString<Tgt>::value>::type
 360 toAppend(Src value, Tgt * result) {
 361   // Treat null pointers like an empty string, as in:
 362   // operator<<(std::ostream&, const char*).
 363   const char* c = value;
 364   if (c) {
 365     result->append(value);
 366   }
 367 }
 368
 369 template<class Src>
 370 typename std::enable_if<
 371   std::is_convertible<Src, const char*>::value,
 372   size_t>::type
 373 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 374   const char *c = value;
 375   if (c) {
 376     return folly::StringPiece(value).size();
 377   };
 378   return 0;
 379 }
 380
 381 template<class Src>
 382 typename std::enable_if<
 383   (std::is_convertible<Src, folly::StringPiece>::value ||
 384   IsSomeString<Src>::value) &&
 385   !std::is_convertible<Src, const char*>::value,
 386   size_t>::type
 387 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 388   return folly::StringPiece(value).size();
 389 }
 390
 391 template<>
 392 inline size_t estimateSpaceNeeded(std::nullptr_t value) {
 393   return 0;
 394 }
 395
 396 template<class Src>
 397 typename std::enable_if<
 398   std::is_pointer<Src>::value &&
 399   IsSomeString<std::remove_pointer<Src>>::value,
 400   size_t>::type
 401 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 402   return value->size();
 403 }
 404
 405 /**
 406  * Strings get appended, too.
 407  */
 408 template <class Tgt, class Src>
 409 typename std::enable_if<
 410   IsSomeString<Src>::value && IsSomeString<Tgt>::value>::type
 411 toAppend(const Src& value, Tgt * result) {
 412   result->append(value);
 413 }
 414
 415 /**
 416  * and StringPiece objects too
 417  */
 418 template <class Tgt>
 419 typename std::enable_if<
 420    IsSomeString<Tgt>::value>::type
 421 toAppend(StringPiece value, Tgt * result) {
 422   result->append(value.data(), value.size());
 423 }
 424
 425 /**
 426  * There's no implicit conversion from fbstring to other string types,
 427  * so make a specialization.
 428  */
 429 template <class Tgt>
 430 typename std::enable_if<
 431    IsSomeString<Tgt>::value>::type
 432 toAppend(const fbstring& value, Tgt * result) {
 433   result->append(value.data(), value.size());
 434 }
 435
 436 #if FOLLY_HAVE_INT128_T
 437 /**
 438  * Special handling for 128 bit integers.
 439  */
 440
 441 template <class Tgt>
 442 void
 443 toAppend(__int128 value, Tgt * result) {
 444   typedef unsigned __int128 Usrc;
 445   char buffer[detail::digitsEnough<unsigned __int128>() + 1];
 446   size_t p;
 447
 448   if (value < 0) {
 449     p = detail::unsafeTelescope128(buffer, sizeof(buffer), Usrc(-value));
 450     buffer[--p] = '-';
 451   } else {
 452     p = detail::unsafeTelescope128(buffer, sizeof(buffer), value);
 453   }
 454
 455   result->append(buffer + p, buffer + sizeof(buffer));
 456 }
 457
 458 template <class Tgt>
 459 void
 460 toAppend(unsigned __int128 value, Tgt * result) {
 461   char buffer[detail::digitsEnough<unsigned __int128>()];
 462   size_t p;
 463
 464   p = detail::unsafeTelescope128(buffer, sizeof(buffer), value);
 465
 466   result->append(buffer + p, buffer + sizeof(buffer));
 467 }
 468
 469 template<class T>
 470 constexpr typename std::enable_if<
 471   std::is_same<T, __int128>::value,
 472   size_t>::type
 473 estimateSpaceNeeded(T) {
 474   return detail::digitsEnough<__int128>();
 475 }
 476
 477 template<class T>
 478 constexpr typename std::enable_if<
 479   std::is_same<T, unsigned __int128>::value,
 480   size_t>::type
 481 estimateSpaceNeeded(T) {
 482   return detail::digitsEnough<unsigned __int128>();
 483 }
 484
 485 #endif
 486
 487 /**
 488  * int32_t and int64_t to string (by appending) go through here. The
 489  * result is APPENDED to a preexisting string passed as the second
 490  * parameter. This should be efficient with fbstring because fbstring
 491  * incurs no dynamic allocation below 23 bytes and no number has more
 492  * than 22 bytes in its textual representation (20 for digits, one for
 493  * sign, one for the terminating 0).
 494  */
 495 template <class Tgt, class Src>
 496 typename std::enable_if<
 497   std::is_integral<Src>::value && std::is_signed<Src>::value &&
 498   IsSomeString<Tgt>::value && sizeof(Src) >= 4>::type
 499 toAppend(Src value, Tgt * result) {
 500   char buffer[20];
 501   if (value < 0) {
 502     result->push_back('-');
 503     result->append(buffer, uint64ToBufferUnsafe(-uint64_t(value), buffer));
 504   } else {
 505     result->append(buffer, uint64ToBufferUnsafe(value, buffer));
 506   }
 507 }
 508
 509 template <class Src>
 510 typename std::enable_if<
 511   std::is_integral<Src>::value && std::is_signed<Src>::value
 512   && sizeof(Src) >= 4 && sizeof(Src) < 16,
 513   size_t>::type
 514 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 515   if (value < 0) {
 516     // When "value" is the smallest negative, negating it would evoke
 517     // undefined behavior, so, instead of writing "-value" below, we write
 518     // "~static_cast<uint64_t>(value) + 1"
 519     return 1 + digits10(~static_cast<uint64_t>(value) + 1);
 520   }
 521
 522   return digits10(static_cast<uint64_t>(value));
 523 }
 524
 525 /**
 526  * As above, but for uint32_t and uint64_t.
 527  */
 528 template <class Tgt, class Src>
 529 typename std::enable_if<
 530   std::is_integral<Src>::value && !std::is_signed<Src>::value
 531   && IsSomeString<Tgt>::value && sizeof(Src) >= 4>::type
 532 toAppend(Src value, Tgt * result) {
 533   char buffer[20];
 534   result->append(buffer, buffer + uint64ToBufferUnsafe(value, buffer));
 535 }
 536
 537 template <class Src>
 538 typename std::enable_if<
 539   std::is_integral<Src>::value && !std::is_signed<Src>::value
 540   && sizeof(Src) >= 4 && sizeof(Src) < 16,
 541   size_t>::type
 542 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 543   return digits10(value);
 544 }
 545
 546 /**
 547  * All small signed and unsigned integers to string go through 32-bit
 548  * types int32_t and uint32_t, respectively.
 549  */
 550 template <class Tgt, class Src>
 551 typename std::enable_if<
 552   std::is_integral<Src>::value
 553   && IsSomeString<Tgt>::value && sizeof(Src) < 4>::type
 554 toAppend(Src value, Tgt * result) {
 555   typedef typename
 556     std::conditional<std::is_signed<Src>::value, int64_t, uint64_t>::type
 557     Intermediate;
 558   toAppend<Tgt>(static_cast<Intermediate>(value), result);
 559 }
 560
 561 template <class Src>
 562 typename std::enable_if<
 563   std::is_integral<Src>::value
 564   && sizeof(Src) < 4
 565   && !std::is_same<Src, char>::value,
 566   size_t>::type
 567 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 568   typedef typename
 569     std::conditional<std::is_signed<Src>::value, int64_t, uint64_t>::type
 570     Intermediate;
 571   return estimateSpaceNeeded(static_cast<Intermediate>(value));
 572 }
 573
 574 /**
 575  * Enumerated values get appended as integers.
 576  */
 577 template <class Tgt, class Src>
 578 typename std::enable_if<
 579   std::is_enum<Src>::value && IsSomeString<Tgt>::value>::type
 580 toAppend(Src value, Tgt * result) {
 581   toAppend(
 582       static_cast<typename std::underlying_type<Src>::type>(value), result);
 583 }
 584
 585 template <class Src>
 586 typename std::enable_if<
 587   std::is_enum<Src>::value, size_t>::type
 588 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 589   return estimateSpaceNeeded(
 590       static_cast<typename std::underlying_type<Src>::type>(value));
 591 }
 592
 593 /*******************************************************************************
 594  * Conversions from floating-point types to string types.
 595  ******************************************************************************/
 596
 597 namespace detail {
 598 constexpr int kConvMaxDecimalInShortestLow = -6;
 599 constexpr int kConvMaxDecimalInShortestHigh = 21;
 600 } // folly::detail
 601
 602 /** Wrapper around DoubleToStringConverter **/
 603 template <class Tgt, class Src>
 604 typename std::enable_if<
 605   std::is_floating_point<Src>::value
 606   && IsSomeString<Tgt>::value>::type
 607 toAppend(
 608   Src value,
 609   Tgt * result,
 610   double_conversion::DoubleToStringConverter::DtoaMode mode,
 611   unsigned int numDigits) {
 612   using namespace double_conversion;
 613   DoubleToStringConverter
 614     conv(DoubleToStringConverter::NO_FLAGS,
 615          "Infinity", "NaN", 'E',
 616          detail::kConvMaxDecimalInShortestLow,
 617          detail::kConvMaxDecimalInShortestHigh,
 618          6,   // max leading padding zeros
 619          1);  // max trailing padding zeros
 620   char buffer[256];
 621   StringBuilder builder(buffer, sizeof(buffer));
 622   switch (mode) {
 623     case DoubleToStringConverter::SHORTEST:
 624       conv.ToShortest(value, &builder);
 625       break;
 626     case DoubleToStringConverter::FIXED:
 627       conv.ToFixed(value, numDigits, &builder);
 628       break;
 629     default:
 630       CHECK(mode == DoubleToStringConverter::PRECISION);
 631       conv.ToPrecision(value, numDigits, &builder);
 632       break;
 633   }
 634   const size_t length = builder.position();
 635   builder.Finalize();
 636   result->append(buffer, length);
 637 }
 638
 639 /**
 640  * As above, but for floating point
 641  */
 642 template <class Tgt, class Src>
 643 typename std::enable_if<
 644   std::is_floating_point<Src>::value
 645   && IsSomeString<Tgt>::value>::type
 646 toAppend(Src value, Tgt * result) {
 647   toAppend(
 648     value, result, double_conversion::DoubleToStringConverter::SHORTEST, 0);
 649 }
 650
 651 /**
 652  * Upper bound of the length of the output from
 653  * DoubleToStringConverter::ToShortest(double, StringBuilder*),
 654  * as used in toAppend(double, string*).
 655  */
 656 template <class Src>
 657 typename std::enable_if<
 658   std::is_floating_point<Src>::value, size_t>::type
 659 estimateSpaceNeeded(Src value) {
 660   // kBase10MaximalLength is 17. We add 1 for decimal point,
 661   // e.g. 10.0/9 is 17 digits and 18 characters, including the decimal point.
 662   constexpr int kMaxMantissaSpace =
 663     double_conversion::DoubleToStringConverter::kBase10MaximalLength + 1;
 664   // strlen("E-") + digits10(numeric_limits<double>::max_exponent10)
 665   constexpr int kMaxExponentSpace = 2 + 3;
 666   static const int kMaxPositiveSpace = std::max({
 667       // E.g. 1.1111111111111111E-100.
 668       kMaxMantissaSpace + kMaxExponentSpace,
 669       // E.g. 0.000001.1111111111111111, if kConvMaxDecimalInShortestLow is -6.
 670       kMaxMantissaSpace - detail::kConvMaxDecimalInShortestLow,
 671       // If kConvMaxDecimalInShortestHigh is 21, then 1e21 is the smallest
 672       // number > 1 which ToShortest outputs in exponential notation,
 673       // so 21 is the longest non-exponential number > 1.
 674       detail::kConvMaxDecimalInShortestHigh
 675     });
 676   return kMaxPositiveSpace + (value < 0);  // +1 for minus sign, if negative
 677 }
 678
 679 /**
 680  * This can be specialized, together with adding specialization
 681  * for estimateSpaceNeed for your type, so that we allocate
 682  * as much as you need instead of the default
 683  */
 684 template<class Src>
 685 struct HasLengthEstimator : std::false_type {};
 686
 687 template <class Src>
 688 constexpr typename std::enable_if<
 689   !std::is_fundamental<Src>::value
 690 #ifdef FOLLY_HAVE_INT128_T
 691   // On OSX 10.10, is_fundamental<__int128> is false :-O
 692   && !std::is_same<__int128, Src>::value
 693   && !std::is_same<unsigned __int128, Src>::value
 694 #endif
 695   && !IsSomeString<Src>::value
 696   && !std::is_convertible<Src, const char*>::value
 697   && !std::is_convertible<Src, StringPiece>::value
 698   && !std::is_enum<Src>::value
 699   && !HasLengthEstimator<Src>::value,
 700   size_t>::type
 701 estimateSpaceNeeded(const Src&) {
 702   return sizeof(Src) + 1; // dumbest best effort ever?
 703 }
 704
 705 namespace detail {
 706
 707 inline size_t estimateSpaceToReserve(size_t sofar) {
 708   return sofar;
 709 }
 710
 711 template <class T, class... Ts>
 712 size_t estimateSpaceToReserve(size_t sofar, const T& v, const Ts&... vs) {
 713   return estimateSpaceToReserve(sofar + estimateSpaceNeeded(v), vs...);
 714 }
 715
 716 template<class T>
 717 size_t estimateSpaceToReserve(size_t sofar, const T& v) {
 718   return sofar + estimateSpaceNeeded(v);
 719 }
 720
 721 template<class...Ts>
 722 void reserveInTarget(const Ts&...vs) {
 723   getLastElement(vs...)->reserve(estimateSpaceToReserve(0, vs...));
 724 }
 725
 726 template<class Delimiter, class...Ts>
 727 void reserveInTargetDelim(const Delimiter& d, const Ts&...vs) {
 728   static_assert(sizeof...(vs) >= 2, "Needs at least 2 args");
 729   size_t fordelim = (sizeof...(vs) - 2) * estimateSpaceToReserve(0, d);
 730   getLastElement(vs...)->reserve(estimateSpaceToReserve(fordelim, vs...));
 731 }
 732
 733 /**
 734  * Variadic base case: append one element
 735  */
 736 template <class T, class Tgt>
 737 typename std::enable_if<
 738   IsSomeString<typename std::remove_pointer<Tgt>::type>
 739   ::value>::type
 740 toAppendStrImpl(const T& v, Tgt result) {
 741   toAppend(v, result);
 742 }
 743
 744 template <class T, class... Ts>
 745 typename std::enable_if<sizeof...(Ts) >= 2
 746   && IsSomeString<
 747   typename std::remove_pointer<
 748     typename detail::last_element<Ts...>::type
 749   >::type>::value>::type
 750 toAppendStrImpl(const T& v, const Ts&... vs) {
 751   toAppend(v, getLastElement(vs...));
 752   toAppendStrImpl(vs...);
 753 }
 754
 755 template <class Delimiter, class T, class Tgt>
 756 typename std::enable_if<
 757   IsSomeString<typename std::remove_pointer<Tgt>::type>
 758   ::value>::type
 759 toAppendDelimStrImpl(const Delimiter& delim, const T& v, Tgt result) {
 760   toAppend(v, result);
 761 }
 762
 763 template <class Delimiter, class T, class... Ts>
 764 typename std::enable_if<sizeof...(Ts) >= 2
 765   && IsSomeString<
 766   typename std::remove_pointer<
 767     typename detail::last_element<Ts...>::type
 768   >::type>::value>::type
 769 toAppendDelimStrImpl(const Delimiter& delim, const T& v, const Ts&... vs) {
 770   // we are really careful here, calling toAppend with just one element does
 771   // not try to estimate space needed (as we already did that). If we call
 772   // toAppend(v, delim, ....) we would do unnecesary size calculation
 773   toAppend(v, detail::getLastElement(vs...));
 774   toAppend(delim, detail::getLastElement(vs...));
 775   toAppendDelimStrImpl(delim, vs...);
 776 }
 777 } // folly::detail
 778
 779
 780 /**
 781  * Variadic conversion to string. Appends each element in turn.
 782  * If we have two or more things to append, we it will not reserve
 783  * the space for them and will depend on strings exponential growth.
 784  * If you just append once consider using toAppendFit which reserves
 785  * the space needed (but does not have exponential as a result).
 786  */
 787 template <class... Ts>
 788 typename std::enable_if<sizeof...(Ts) >= 3
 789   && IsSomeString<
 790   typename std::remove_pointer<
 791     typename detail::last_element<Ts...>::type
 792   >::type>::value>::type
 793 toAppend(const Ts&... vs) {
 794   ::folly::detail::toAppendStrImpl(vs...);
 795 }
 796
 797 /**
 798  * Special version of the call that preallocates exaclty as much memory
 799  * as need for arguments to be stored in target. This means we are
 800  * not doing exponential growth when we append. If you are using it
 801  * in a loop you are aiming at your foot with a big perf-destroying
 802  * bazooka.
 803  * On the other hand if you are appending to a string once, this
 804  * will probably save a few calls to malloc.
 805  */
 806 template <class... Ts>
 807 typename std::enable_if<
 808   IsSomeString<
 809   typename std::remove_pointer<
 810     typename detail::last_element<Ts...>::type
 811   >::type>::value>::type
 812 toAppendFit(const Ts&... vs) {
 813   ::folly::detail::reserveInTarget(vs...);
 814   toAppend(vs...);
 815 }
 816
 817 template <class Ts>
 818 void toAppendFit(const Ts&) {}
 819
 820 /**
 821  * Variadic base case: do nothing.
 822  */
 823 template <class Tgt>
 824 typename std::enable_if<IsSomeString<Tgt>::value>::type
 825 toAppend(Tgt* result) {
 826 }
 827
 828 /**
 829  * Variadic base case: do nothing.
 830  */
 831 template <class Delimiter, class Tgt>
 832 typename std::enable_if<IsSomeString<Tgt>::value>::type
 833 toAppendDelim(const Delimiter& delim, Tgt* result) {
 834 }
 835
 836 /**
 837  * 1 element: same as toAppend.
 838  */
 839 template <class Delimiter, class T, class Tgt>
 840 typename std::enable_if<IsSomeString<Tgt>::value>::type
 841 toAppendDelim(const Delimiter& delim, const T& v, Tgt* tgt) {
 842   toAppend(v, tgt);
 843 }
 844
 845 /**
 846  * Append to string with a delimiter in between elements. Check out
 847  * comments for toAppend for details about memory allocation.
 848  */
 849 template <class Delimiter, class... Ts>
 850 typename std::enable_if<sizeof...(Ts) >= 3
 851   && IsSomeString<
 852   typename std::remove_pointer<
 853     typename detail::last_element<Ts...>::type
 854   >::type>::value>::type
 855 toAppendDelim(const Delimiter& delim, const Ts&... vs) {
 856   detail::toAppendDelimStrImpl(delim, vs...);
 857 }
 858
 859 /**
 860  * Detail in comment for toAppendFit
 861  */
 862 template <class Delimiter, class... Ts>
 863 typename std::enable_if<
 864   IsSomeString<
 865   typename std::remove_pointer<
 866     typename detail::last_element<Ts...>::type
 867   >::type>::value>::type
 868 toAppendDelimFit(const Delimiter& delim, const Ts&... vs) {
 869   detail::reserveInTargetDelim(delim, vs...);
 870   toAppendDelim(delim, vs...);
 871 }
 872
 873 template <class De, class Ts>
 874 void toAppendDelimFit(const De&, const Ts&) {}
 875
 876 /**
 877  * to<SomeString>(v1, v2, ...) uses toAppend() (see below) as back-end
 878  * for all types.
 879  */
 880 template <class Tgt, class... Ts>
 881 typename std::enable_if<
 882   IsSomeString<Tgt>::value && (
 883     sizeof...(Ts) != 1 ||
 884     !std::is_same<Tgt, typename detail::last_element<Ts...>::type>::value),
 885   Tgt>::type
 886 to(const Ts&... vs) {
 887   Tgt result;
 888   toAppendFit(vs..., &result);
 889   return result;
 890 }
 891
 892 /**
 893  * toDelim<SomeString>(SomeString str) returns itself.
 894  */
 895 template <class Tgt, class Delim, class Src>
 896 typename std::enable_if<
 897   IsSomeString<Tgt>::value && std::is_same<Tgt, Src>::value,
 898   Tgt>::type
 899 toDelim(const Delim& delim, const Src & value) {
 900   return value;
 901 }
 902
 903 /**
 904  * toDelim<SomeString>(delim, v1, v2, ...) uses toAppendDelim() as
 905  * back-end for all types.
 906  */
 907 template <class Tgt, class Delim, class... Ts>
 908 typename std::enable_if<
 909   IsSomeString<Tgt>::value && (
 910     sizeof...(Ts) != 1 ||
 911     !std::is_same<Tgt, typename detail::last_element<Ts...>::type>::value),
 912   Tgt>::type
 913 toDelim(const Delim& delim, const Ts&... vs) {
 914   Tgt result;
 915   toAppendDelimFit(delim, vs..., &result);
 916   return result;
 917 }
 918
 919 /*******************************************************************************
 920  * Conversions from string types to integral types.
 921  ******************************************************************************/
 922
 923 namespace detail {
 924
 925 /**
 926  * Finds the first non-digit in a string. The number of digits
 927  * searched depends on the precision of the Tgt integral. Assumes the
 928  * string starts with NO whitespace and NO sign.
 929  *
 930  * The semantics of the routine is:
 931  *   for (;; ++b) {
 932  *     if (b >= e || !isdigit(*b)) return b;
 933  *   }
 934  *
 935  *  Complete unrolling marks bottom-line (i.e. entire conversion)
 936  *  improvements of 20%.
 937  */
 938   template <class Tgt>
 939   const char* findFirstNonDigit(const char* b, const char* e) {
 940     for (; b < e; ++b) {
 941       auto const c = static_cast<unsigned>(*b) - '0';
 942       if (c >= 10) break;
 943     }
 944     return b;
 945   }
 946
 947   // Maximum value of number when represented as a string
 948   template <class T> struct MaxString {
 949     static const char*const value;
 950   };
 951
 952   bool str_to_bool(StringPiece* src);
 953
 954   template <class Tgt>
 955   Tgt digits_to(const char* b, const char* e);
 956
 957   extern template unsigned char digits_to<unsigned char>(const char* b,
 958                                                          const char* e);
 959   extern template unsigned short digits_to<unsigned short>(const char* b,
 960                                                            const char* e);
 961   extern template unsigned int digits_to<unsigned int>(const char* b,
 962                                                        const char* e);
 963   extern template unsigned long digits_to<unsigned long>(const char* b,
 964                                                          const char* e);
 965   extern template unsigned long long digits_to<unsigned long long>(
 966       const char* b, const char* e);
 967 #if FOLLY_HAVE_INT128_T
 968   extern template unsigned __int128 digits_to<unsigned __int128>(const char* b,
 969                                                                  const char* e);
 970 #endif
 971
 972 }                                 // namespace detail
 973
 974 /**
 975  * String represented as a pair of pointers to char to unsigned
 976  * integrals. Assumes NO whitespace before or after.
 977  */
 978 template <class Tgt>
 979 typename std::enable_if<
 980   std::is_integral<Tgt>::value && !std::is_signed<Tgt>::value
 981   && !std::is_same<typename std::remove_cv<Tgt>::type, bool>::value,
 982   Tgt>::type
 983 to(const char * b, const char * e) {
 984   return detail::digits_to<Tgt>(b, e);
 985 }
 986
 987 /**
 988  * String represented as a pair of pointers to char to signed
 989  * integrals. Assumes NO whitespace before or after. Allows an
 990  * optional leading sign.
 991  */
 992 template <class Tgt>
 993 typename std::enable_if<
 994   std::is_integral<Tgt>::value && std::is_signed<Tgt>::value,
 995   Tgt>::type
 996 to(const char * b, const char * e) {
 997   FOLLY_RANGE_CHECK(b < e, "Empty input string in conversion to integral",
 998                     to<std::string>("b: ", intptr_t(b), " e: ", intptr_t(e)));
 999   if (!isdigit(*b)) {
1000     if (*b == '-') {
1001       Tgt result = -to<typename std::make_unsigned<Tgt>::type>(b + 1, e);
1002       FOLLY_RANGE_CHECK_BEGIN_END(result <= 0, "Negative overflow.", b, e);
1003       return result;
1004     }
1005     FOLLY_RANGE_CHECK_BEGIN_END(*b == '+', "Invalid lead character", b, e);
1006     ++b;
1007   }
1008   Tgt result = to<typename std::make_unsigned<Tgt>::type>(b, e);
1009   FOLLY_RANGE_CHECK_BEGIN_END(result >= 0, "Overflow", b, e);
1010   return result;
1011 }
1012
1013 /**
1014  * Parsing strings to integrals. These routines differ from
1015  * to<integral>(string) in that they take a POINTER TO a StringPiece
1016  * and alter that StringPiece to reflect progress information.
1017  */
1018
1019 /**
1020  * StringPiece to integrals, with progress information. Alters the
1021  * StringPiece parameter to munch the already-parsed characters.
1022  */
1023 template <class Tgt>
1024 typename std::enable_if<
1025   std::is_integral<Tgt>::value
1026   && !std::is_same<typename std::remove_cv<Tgt>::type, bool>::value,
1027   Tgt>::type
1028 to(StringPiece * src) {
1029
1030   auto b = src->data(), past = src->data() + src->size();
1031   for (;; ++b) {
1032     FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(b < past,
1033                                   "No digits found in input string", *src);
1034     if (!isspace(*b)) break;
1035   }
1036
1037   auto m = b;
1038
1039   // First digit is customized because we test for sign
1040   bool negative = false;
1041   /* static */ if (std::is_signed<Tgt>::value) {
1042     if (!isdigit(*m)) {
1043       if (*m == '-') {
1044         negative = true;
1045       } else {
1046         FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(*m == '+', "Invalid leading character in "
1047                                       "conversion to integral", *src);
1048       }
1049       ++b;
1050       ++m;
1051     }
1052   }
1053   FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(m < past, "No digits found in input string",
1054                                 *src);
1055   FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(isdigit(*m), "Non-digit character found", *src);
1056   m = detail::findFirstNonDigit<Tgt>(m + 1, past);
1057
1058   Tgt result;
1059   /* static */ if (!std::is_signed<Tgt>::value) {
1060     result = detail::digits_to<typename std::make_unsigned<Tgt>::type>(b, m);
1061   } else {
1062     auto t = detail::digits_to<typename std::make_unsigned<Tgt>::type>(b, m);
1063     if (negative) {
1064       result = -t;
1065       FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(is_non_positive(result),
1066                                     "Negative overflow", *src);
1067     } else {
1068       result = t;
1069       FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(is_non_negative(result), "Overflow", *src);
1070     }
1071   }
1072   src->advance(m - src->data());
1073   return result;
1074 }
1075
1076 /**
1077  * StringPiece to bool, with progress information. Alters the
1078  * StringPiece parameter to munch the already-parsed characters.
1079  */
1080 template <class Tgt>
1081 typename std::enable_if<
1082   std::is_same<typename std::remove_cv<Tgt>::type, bool>::value,
1083   Tgt>::type
1084 to(StringPiece * src) {
1085   return detail::str_to_bool(src);
1086 }
1087
1088 namespace detail {
1089
1090 /**
1091  * Enforce that the suffix following a number is made up only of whitespace.
1092  */
1093 inline void enforceWhitespace(const char* b, const char* e) {
1094   for (; b != e; ++b) {
1095     FOLLY_RANGE_CHECK_BEGIN_END(isspace(*b),
1096                                 to<std::string>("Non-whitespace: ", *b),
1097                                 b, e);
1098   }
1099 }
1100
1101 }  // namespace detail
1102
1103 /**
1104  * String or StringPiece to integrals. Accepts leading and trailing
1105  * whitespace, but no non-space trailing characters.
1106  */
1107 template <class Tgt>
1108 typename std::enable_if<
1109   std::is_integral<Tgt>::value,
1110   Tgt>::type
1111 to(StringPiece src) {
1112   Tgt result = to<Tgt>(&src);
1113   detail::enforceWhitespace(src.data(), src.data() + src.size());
1114   return result;
1115 }
1116
1117 /*******************************************************************************
1118  * Conversions from string types to floating-point types.
1119  ******************************************************************************/
1120
1121 /**
1122  * StringPiece to double, with progress information. Alters the
1123  * StringPiece parameter to munch the already-parsed characters.
1124  */
1125 template <class Tgt>
1126 inline typename std::enable_if<
1127   std::is_floating_point<Tgt>::value,
1128   Tgt>::type
1129 to(StringPiece *const src) {
1130   using namespace double_conversion;
1131   static StringToDoubleConverter
1132     conv(StringToDoubleConverter::ALLOW_TRAILING_JUNK
1133          | StringToDoubleConverter::ALLOW_LEADING_SPACES,
1134          0.0,
1135          // return this for junk input string
1136          std::numeric_limits<double>::quiet_NaN(),
1137          nullptr, nullptr);
1138
1139   FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE(!src->empty(),
1140                                 "No digits found in input string", *src);
1141
1142   int length;
1143   auto result = conv.StringToDouble(src->data(),
1144                                     static_cast<int>(src->size()),
1145                                     &length); // processed char count
1146
1147   if (!std::isnan(result)) {
1148     src->advance(length);
1149     return result;
1150   }
1151
1152   for (;; src->advance(1)) {
1153     if (src->empty()) {
1154       throw std::range_error("Unable to convert an empty string"
1155                              " to a floating point value.");
1156     }
1157     if (!isspace(src->front())) {
1158       break;
1159     }
1160   }
1161
1162   // Was that "inf[inity]"?
1163   if (src->size() >= 3 && toupper((*src)[0]) == 'I'
1164         && toupper((*src)[1]) == 'N' && toupper((*src)[2]) == 'F') {
1165     if (src->size() >= 8 &&
1166         toupper((*src)[3]) == 'I' &&
1167         toupper((*src)[4]) == 'N' &&
1168         toupper((*src)[5]) == 'I' &&
1169         toupper((*src)[6]) == 'T' &&
1170         toupper((*src)[7]) == 'Y') {
1171       src->advance(8);
1172     } else {
1173       src->advance(3);
1174     }
1175     return std::numeric_limits<Tgt>::infinity();
1176   }
1177
1178   // Was that "-inf[inity]"?
1179   if (src->size() >= 4 && toupper((*src)[0]) == '-'
1180       && toupper((*src)[1]) == 'I' && toupper((*src)[2]) == 'N'
1181       && toupper((*src)[3]) == 'F') {
1182     if (src->size() >= 9 &&
1183         toupper((*src)[4]) == 'I' &&
1184         toupper((*src)[5]) == 'N' &&
1185         toupper((*src)[6]) == 'I' &&
1186         toupper((*src)[7]) == 'T' &&
1187         toupper((*src)[8]) == 'Y') {
1188       src->advance(9);
1189     } else {
1190       src->advance(4);
1191     }
1192     return -std::numeric_limits<Tgt>::infinity();
1193   }
1194
1195   // "nan"?
1196   if (src->size() >= 3 && toupper((*src)[0]) == 'N'
1197         && toupper((*src)[1]) == 'A' && toupper((*src)[2]) == 'N') {
1198     src->advance(3);
1199     return std::numeric_limits<Tgt>::quiet_NaN();
1200   }
1201
1202   // "-nan"?
1203   if (src->size() >= 4 &&
1204       toupper((*src)[0]) == '-' &&
1205       toupper((*src)[1]) == 'N' &&
1206       toupper((*src)[2]) == 'A' &&
1207       toupper((*src)[3]) == 'N') {
1208     src->advance(4);
1209     return -std::numeric_limits<Tgt>::quiet_NaN();
1210   }
1211
1212   // All bets are off
1213   throw std::range_error("Unable to convert \"" + src->toString()
1214                          + "\" to a floating point value.");
1215 }
1216
1217 /**
1218  * Any string, const char*, or StringPiece to double.
1219  */
1220 template <class Tgt>
1221 typename std::enable_if<
1222   std::is_floating_point<Tgt>::value,
1223   Tgt>::type
1224 to(StringPiece src) {
1225   Tgt result = Tgt(to<double>(&src));
1226   detail::enforceWhitespace(src.data(), src.data() + src.size());
1227   return result;
1228 }
1229
1230 /*******************************************************************************
1231  * Integral to floating point and back
1232  ******************************************************************************/
1233
1234 /**
1235  * Checked conversion from integral to floating point and back. The
1236  * result must be convertible back to the source type without loss of
1237  * precision. This seems Draconian but sometimes is what's needed, and
1238  * complements existing routines nicely. For various rounding
1239  * routines, see <math>.
1240  */
1241 template <class Tgt, class Src>
1242 typename std::enable_if<
1243   (std::is_integral<Src>::value && std::is_floating_point<Tgt>::value)
1244   ||
1245   (std::is_floating_point<Src>::value && std::is_integral<Tgt>::value),
1246   Tgt>::type
1247 to(const Src & value) {
1248   Tgt result = Tgt(value);
1249   auto witness = static_cast<Src>(result);
1250   if (value != witness) {
1251     throw std::range_error(
1252       to<std::string>("to<>: loss of precision when converting ", value,
1253 #ifdef FOLLY_HAS_RTTI
1254                       " to type ", typeid(Tgt).name()
1255 #else
1256                       " to other type"
1257 #endif
1258                       ).c_str());
1259   }
1260   return result;
1261 }
1262
1263 /*******************************************************************************
1264  * Enum to anything and back
1265  ******************************************************************************/
1266
1267 template <class Tgt, class Src>
1268 typename std::enable_if<
1269   std::is_enum<Src>::value && !std::is_same<Src, Tgt>::value, Tgt>::type
1270 to(const Src & value) {
1271   return to<Tgt>(static_cast<typename std::underlying_type<Src>::type>(value));
1272 }
1273
1274 template <class Tgt, class Src>
1275 typename std::enable_if<
1276   std::is_enum<Tgt>::value && !std::is_same<Src, Tgt>::value, Tgt>::type
1277 to(const Src & value) {
1278   return static_cast<Tgt>(to<typename std::underlying_type<Tgt>::type>(value));
1279 }
1280
1281 } // namespace folly
1282
1283 // FOLLY_CONV_INTERNAL is defined by Conv.cpp.  Keep the FOLLY_RANGE_CHECK
1284 // macro for use in Conv.cpp, but #undefine it everywhere else we are included,
1285 // to avoid defining this global macro name in other files that include Conv.h.
1286 #ifndef FOLLY_CONV_INTERNAL
1287 #undef FOLLY_RANGE_CHECK
1288 #undef FOLLY_RANGE_CHECK_BEGIN_END
1289 #undef FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGPIECE
1290 #undef FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGIZE
1291 #undef FOLLY_RANGE_CHECK_STRINGIZE2
1292 #endif
1293
1294 #endif /* FOLLY_BASE_CONV_H_ */