Let make_exception_wrapper construct on-heap objects in-place
[folly.git] / folly / ExceptionWrapper-inl.h
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15  */
16 /*
17  *
18  * Author: Eric Niebler <eniebler@fb.com>
19  */
20
21 #include <folly/Portability.h>
22
23 namespace folly {
24
25 template <class Fn>
26 struct exception_wrapper::arg_type_
27     : public arg_type_<decltype(&Fn::operator())> {
28 };
29 template <class Ret, class Class, class Arg>
30 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (Class::*)(Arg)> {
31   using type = Arg;
32 };
33 template <class Ret, class Class, class Arg>
34 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (Class::*)(Arg) const> {
35   using type = Arg;
36 };
37 template <class Ret, class Arg>
38 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (Arg)> {
39   using type = Arg;
40 };
41 template <class Ret, class Arg>
42 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (*)(Arg)> {
43   using type = Arg;
44 };
45 template <class Ret, class Class>
46 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (Class::*)(...)> {
47   using type = AnyException;
48 };
49 template <class Ret, class Class>
50 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (Class::*)(...) const> {
51   using type = AnyException;
52 };
53 template <class Ret>
54 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (...)> {
55   using type = AnyException;
56 };
57 template <class Ret>
58 struct exception_wrapper::arg_type_<Ret (*)(...)> {
59   using type = AnyException;
60 };
61
62 template <class Ret, class... Args>
63 inline Ret exception_wrapper::noop_(Args...) {
64   return Ret();
65 }
66
67 inline std::type_info const* exception_wrapper::uninit_type_(
68     exception_wrapper const*) {
69   return &typeid(void);
70 }
71
72 template <class Ex, typename... As>
73 inline exception_wrapper::Buffer::Buffer(in_place_type_t<Ex>, As&&... as_) {
74   ::new (static_cast<void*>(&buff_)) Ex(std::forward<As>(as_)...);
75 }
76
77 template <class Ex>
78 inline Ex& exception_wrapper::Buffer::as() noexcept {
79   return *static_cast<Ex*>(static_cast<void*>(&buff_));
80 }
81 template <class Ex>
82 inline Ex const& exception_wrapper::Buffer::as() const noexcept {
83   return *static_cast<Ex const*>(static_cast<void const*>(&buff_));
84 }
85
86 inline std::exception const* exception_wrapper::as_exception_or_null_(
87     std::exception const& ex) {
88   return &ex;
89 }
90 inline std::exception const* exception_wrapper::as_exception_or_null_(
91     AnyException) {
92   return nullptr;
93 }
94
95 static_assert(
96     !kIsWindows || sizeof(void*) == 8,
97     "exception_wrapper is untested on 32 bit Windows.");
98 static_assert(
99     !kIsWindows || (kMscVer >= 1900 && kMscVer <= 2000),
100     "exception_wrapper is untested and possibly broken on your version of "
101     "MSVC");
102
103 inline std::uintptr_t exception_wrapper::ExceptionPtr::as_int_(
104     std::exception_ptr const& ptr,
105     std::exception const& e) {
106   if (!kIsWindows) {
107     return reinterpret_cast<std::uintptr_t>(&e);
108   } else {
109     // On Windows, as of MSVC2017, all thrown exceptions are copied to the stack
110     // first. Thus, we cannot depend on exception references associated with an
111     // exception_ptr to be live for the duration of the exception_ptr. We need
112     // to directly access the heap allocated memory inside the exception_ptr.
113     //
114     // std::exception_ptr is an opaque reinterpret_cast of
115     // std::shared_ptr<__ExceptionPtr>
116     // __ExceptionPtr is a non-virtual class with two members, a union and a
117     // bool. The union contains the now-undocumented EHExceptionRecord, which
118     // contains a struct which contains a void* which points to the heap
119     // allocated exception.
120     // We derive the offset to pExceptionObject via manual means.
121     FOLLY_PACK_PUSH
122     struct Win32ExceptionPtr {
123       char offset[40];
124       void* exceptionObject;
125     } FOLLY_PACK_ATTR;
126     FOLLY_PACK_POP
127
128     auto* win32ExceptionPtr =
129         reinterpret_cast<std::shared_ptr<Win32ExceptionPtr> const*>(
130             &ptr)->get();
131     return reinterpret_cast<std::uintptr_t>(win32ExceptionPtr->exceptionObject);
132   }
133 }
134 inline std::uintptr_t exception_wrapper::ExceptionPtr::as_int_(
135     std::exception_ptr const&,
136     AnyException e) {
137   return reinterpret_cast<std::uintptr_t>(e.typeinfo_) + 1;
138 }
139 inline bool exception_wrapper::ExceptionPtr::has_exception_() const {
140   return 0 == exception_or_type_ % 2;
141 }
142 inline std::exception const* exception_wrapper::ExceptionPtr::as_exception_()
143     const {
144   return reinterpret_cast<std::exception const*>(exception_or_type_);
145 }
146 inline std::type_info const* exception_wrapper::ExceptionPtr::as_type_() const {
147   return reinterpret_cast<std::type_info const*>(exception_or_type_ - 1);
148 }
149
150 inline void exception_wrapper::ExceptionPtr::copy_(
151     exception_wrapper const* from, exception_wrapper* to) {
152   ::new (static_cast<void*>(&to->eptr_)) ExceptionPtr(from->eptr_);
153 }
154 inline void exception_wrapper::ExceptionPtr::move_(
155     exception_wrapper* from, exception_wrapper* to) {
156   ::new (static_cast<void*>(&to->eptr_))
157       ExceptionPtr(std::move(from->eptr_));
158   delete_(from);
159 }
160 inline void exception_wrapper::ExceptionPtr::delete_(
161     exception_wrapper* that) {
162   that->eptr_.~ExceptionPtr();
163   that->vptr_ = &uninit_;
164 }
165 [[noreturn]] inline void exception_wrapper::ExceptionPtr::throw_(
166     exception_wrapper const* that) {
167   std::rethrow_exception(that->eptr_.ptr_);
168 }
169 inline std::type_info const* exception_wrapper::ExceptionPtr::type_(
170     exception_wrapper const* that) {
171   if (auto e = get_exception_(that)) {
172     return &typeid(*e);
173   }
174   return that->eptr_.as_type_();
175 }
176 inline std::exception const* exception_wrapper::ExceptionPtr::get_exception_(
177     exception_wrapper const* that) {
178   return that->eptr_.has_exception_() ? that->eptr_.as_exception_()
179                                       : nullptr;
180 }
181 inline exception_wrapper exception_wrapper::ExceptionPtr::get_exception_ptr_(
182     exception_wrapper const* that) {
183   return *that;
184 }
185
186 template <class Ex>
187 inline void exception_wrapper::InPlace<Ex>::copy_(
188     exception_wrapper const* from, exception_wrapper* to) {
189   ::new (static_cast<void*>(std::addressof(to->buff_.as<Ex>())))
190       Ex(from->buff_.as<Ex>());
191 }
192 template <class Ex>
193 inline void exception_wrapper::InPlace<Ex>::move_(
194     exception_wrapper* from, exception_wrapper* to) {
195   ::new (static_cast<void*>(std::addressof(to->buff_.as<Ex>())))
196       Ex(std::move(from->buff_.as<Ex>()));
197   delete_(from);
198 }
199 template <class Ex>
200 inline void exception_wrapper::InPlace<Ex>::delete_(
201     exception_wrapper* that) {
202   that->buff_.as<Ex>().~Ex();
203   that->vptr_ = &uninit_;
204 }
205 template <class Ex>
206 [[noreturn]] inline void exception_wrapper::InPlace<Ex>::throw_(
207     exception_wrapper const* that) {
208   throw that->buff_.as<Ex>(); // @nolint
209 }
210 template <class Ex>
211 inline std::type_info const* exception_wrapper::InPlace<Ex>::type_(
212     exception_wrapper const*) {
213   return &typeid(Ex);
214 }
215 template <class Ex>
216 inline std::exception const* exception_wrapper::InPlace<Ex>::get_exception_(
217     exception_wrapper const* that) {
218   return as_exception_or_null_(that->buff_.as<Ex>());
219 }
220 template <class Ex>
221 inline exception_wrapper exception_wrapper::InPlace<Ex>::get_exception_ptr_(
222     exception_wrapper const* that) {
223   try {
224     throw_(that);
225   } catch (Ex const& ex) {
226     return exception_wrapper{std::current_exception(), ex};
227   }
228 }
229
230 template <class Ex>
231 [[noreturn]] inline void
232 exception_wrapper::SharedPtr::Impl<Ex>::throw_() const {
233   throw ex_; // @nolint
234 }
235 template <class Ex>
236 inline std::exception const*
237 exception_wrapper::SharedPtr::Impl<Ex>::get_exception_() const noexcept {
238   return as_exception_or_null_(ex_);
239 }
240 template <class Ex>
241 inline exception_wrapper
242 exception_wrapper::SharedPtr::Impl<Ex>::get_exception_ptr_() const noexcept {
243   try {
244     throw_();
245   } catch (Ex& ex) {
246     return exception_wrapper{std::current_exception(), ex};
247   }
248 }
249 inline void exception_wrapper::SharedPtr::copy_(
250     exception_wrapper const* from, exception_wrapper* to) {
251   ::new (static_cast<void*>(std::addressof(to->sptr_)))
252       SharedPtr(from->sptr_);
253 }
254 inline void exception_wrapper::SharedPtr::move_(
255     exception_wrapper* from, exception_wrapper* to) {
256   ::new (static_cast<void*>(std::addressof(to->sptr_)))
257       SharedPtr(std::move(from->sptr_));
258   delete_(from);
259 }
260 inline void exception_wrapper::SharedPtr::delete_(
261     exception_wrapper* that) {
262   that->sptr_.~SharedPtr();
263   that->vptr_ = &uninit_;
264 }
265 [[noreturn]] inline void exception_wrapper::SharedPtr::throw_(
266     exception_wrapper const* that) {
267   that->sptr_.ptr_->throw_();
268   folly::assume_unreachable();
269 }
270 inline std::type_info const* exception_wrapper::SharedPtr::type_(
271     exception_wrapper const* that) {
272   return that->sptr_.ptr_->info_;
273 }
274 inline std::exception const* exception_wrapper::SharedPtr::get_exception_(
275     exception_wrapper const* that) {
276   return that->sptr_.ptr_->get_exception_();
277 }
278 inline exception_wrapper exception_wrapper::SharedPtr::get_exception_ptr_(
279     exception_wrapper const* that) {
280   return that->sptr_.ptr_->get_exception_ptr_();
281 }
282
283 template <class Ex, typename... As>
284 inline exception_wrapper::exception_wrapper(OnHeapTag, in_place_type_t<Ex>, As&&... as)
285     : sptr_{std::make_shared<SharedPtr::Impl<Ex>>(std::forward<As>(as)...)},
286       vptr_(&SharedPtr::ops_) {}
287
288 template <class Ex, typename... As>
289 inline exception_wrapper::exception_wrapper(InSituTag, in_place_type_t<Ex>, As&&... as)
290     : buff_{in_place<Ex>, std::forward<As>(as)...},
291       vptr_(&InPlace<Ex>::ops_) {}
292
293 inline exception_wrapper::exception_wrapper(exception_wrapper&& that) noexcept
294     : exception_wrapper{} {
295   (vptr_ = that.vptr_)->move_(&that, this); // Move into *this, won't throw
296 }
297
298 inline exception_wrapper::exception_wrapper(
299     exception_wrapper const& that) : exception_wrapper{} {
300   that.vptr_->copy_(&that, this); // could throw
301   vptr_ = that.vptr_;
302 }
303
304 // If `this == &that`, this move assignment operator leaves the object in a
305 // valid but unspecified state.
306 inline exception_wrapper& exception_wrapper::operator=(
307     exception_wrapper&& that) noexcept {
308   vptr_->delete_(this); // Free the current exception
309   (vptr_ = that.vptr_)->move_(&that, this); // Move into *this, won't throw
310   return *this;
311 }
312
313 inline exception_wrapper& exception_wrapper::operator=(
314     exception_wrapper const& that) {
315   exception_wrapper(that).swap(*this);
316   return *this;
317 }
318
319 inline exception_wrapper::~exception_wrapper() {
320   reset();
321 }
322
323 template <class Ex>
324 inline exception_wrapper::exception_wrapper(std::exception_ptr ptr, Ex& ex)
325     : eptr_{ptr, ExceptionPtr::as_int_(ptr, ex)},
326       vptr_(&ExceptionPtr::ops_) {
327   assert(eptr_.ptr_);
328 }
329
330 namespace exception_wrapper_detail {
331 template <class Ex>
332 Ex&& dont_slice(Ex&& ex) {
333   assert(typeid(ex) == typeid(_t<std::decay<Ex>>) ||
334        !"Dynamic and static exception types don't match. Exception would "
335         "be sliced when storing in exception_wrapper.");
336   return std::forward<Ex>(ex);
337 }
338 }
339
340 template <
341     class Ex,
342     class Ex_,
343     FOLLY_REQUIRES_DEF(
344         Conjunction<
345             exception_wrapper::IsStdException<Ex_>,
346             exception_wrapper::IsRegularExceptionType<Ex_>>::value)>
347 inline exception_wrapper::exception_wrapper(Ex&& ex)
348     : exception_wrapper{
349         PlacementOf<Ex_>{},
350         in_place<Ex_>,
351         exception_wrapper_detail::dont_slice(std::forward<Ex>(ex))} {
352 }
353
354 template <
355     class Ex,
356     class Ex_,
357     FOLLY_REQUIRES_DEF(
358         exception_wrapper::IsRegularExceptionType<Ex_>::value)>
359 inline exception_wrapper::exception_wrapper(in_place_t, Ex&& ex)
360     : exception_wrapper{
361         PlacementOf<Ex_>{},
362         in_place<Ex_>,
363         exception_wrapper_detail::dont_slice(std::forward<Ex>(ex))} {
364 }
365
366 template <
367     class Ex,
368     typename... As,
369     FOLLY_REQUIRES_DEF(
370         exception_wrapper::IsRegularExceptionType<Ex>::value)>
371 inline exception_wrapper::exception_wrapper(in_place_type_t<Ex>, As&&... as)
372     : exception_wrapper{
373         PlacementOf<Ex>{},
374         in_place<Ex>,
375         std::forward<As>(as)...} {
376 }
377
378 inline void exception_wrapper::swap(exception_wrapper& that) noexcept {
379   exception_wrapper tmp(std::move(that));
380   that = std::move(*this);
381   *this = std::move(tmp);
382 }
383
384 inline exception_wrapper::operator bool() const noexcept {
385   return vptr_ != &uninit_;
386 }
387
388 inline bool exception_wrapper::operator!() const noexcept {
389   return !static_cast<bool>(*this);
390 }
391
392 inline void exception_wrapper::reset() {
393   vptr_->delete_(this);
394 }
395
396 inline bool exception_wrapper::has_exception_ptr() const noexcept {
397   return vptr_ == &ExceptionPtr::ops_;
398 }
399
400 inline std::exception* exception_wrapper::get_exception() noexcept {
401   return const_cast<std::exception*>(vptr_->get_exception_(this));
402 }
403 inline std::exception const* exception_wrapper::get_exception() const noexcept {
404   return vptr_->get_exception_(this);
405 }
406
407 template <typename Ex>
408 inline Ex* exception_wrapper::get_exception() noexcept {
409   Ex* object{nullptr};
410   with_exception([&](Ex& ex) { object = &ex; });
411   return object;
412 }
413
414 template <typename Ex>
415 inline Ex const* exception_wrapper::get_exception() const noexcept {
416   Ex const* object{nullptr};
417   with_exception([&](Ex const& ex) { object = &ex; });
418   return object;
419 }
420
421 inline std::exception_ptr const& exception_wrapper::to_exception_ptr()
422     noexcept {
423   // Computing an exception_ptr is expensive so cache the result.
424   return (*this = vptr_->get_exception_ptr_(this)).eptr_.ptr_;
425 }
426 inline std::exception_ptr exception_wrapper::to_exception_ptr() const noexcept {
427   return vptr_->get_exception_ptr_(this).eptr_.ptr_;
428 }
429
430 inline std::type_info const& exception_wrapper::none() noexcept {
431   return typeid(void);
432 }
433 inline std::type_info const& exception_wrapper::unknown() noexcept {
434   return typeid(Unknown);
435 }
436
437 inline std::type_info const& exception_wrapper::type() const noexcept {
438   return *vptr_->type_(this);
439 }
440
441 inline folly::fbstring exception_wrapper::what() const {
442   if (auto e = get_exception()) {
443     return class_name() + ": " + e->what();
444   }
445   return class_name();
446 }
447
448 inline folly::fbstring exception_wrapper::class_name() const {
449   auto& ti = type();
450   return ti == none()
451       ? ""
452       : ti == unknown() ? "<unknown exception>" : folly::demangle(ti);
453 }
454
455 template <class Ex>
456 inline bool exception_wrapper::is_compatible_with() const noexcept {
457   return with_exception([](Ex const&) {});
458 }
459
460 [[noreturn]] inline void exception_wrapper::throw_exception() const {
461   vptr_->throw_(this);
462   onNoExceptionError();
463 }
464
465 template <class CatchFn, bool IsConst>
466 struct exception_wrapper::ExceptionTypeOf {
467   using type = arg_type<_t<std::decay<CatchFn>>>;
468   static_assert(
469       std::is_reference<type>::value,
470       "Always catch exceptions by reference.");
471   static_assert(
472       !IsConst || std::is_const<_t<std::remove_reference<type>>>::value,
473       "handle() or with_exception() called on a const exception_wrapper "
474       "and asked to catch a non-const exception. Handler will never fire. "
475       "Catch exception by const reference to fix this.");
476 };
477
478 // Nests a throw in the proper try/catch blocks
479 template <bool IsConst>
480 struct exception_wrapper::HandleReduce {
481   bool* handled_;
482
483   template <
484       class ThrowFn,
485       class CatchFn,
486       FOLLY_REQUIRES(!IsCatchAll<CatchFn>::value)>
487   auto operator()(ThrowFn&& th, CatchFn& ca) const {
488     using Ex = _t<ExceptionTypeOf<CatchFn, IsConst>>;
489     return [ th = std::forward<ThrowFn>(th), &ca, handled_ = handled_ ] {
490       try {
491         th();
492       } catch (Ex& e) {
493         // If we got here because a catch function threw, rethrow.
494         if (*handled_) {
495           throw;
496         }
497         *handled_ = true;
498         ca(e);
499       }
500     };
501   }
502
503   template <
504       class ThrowFn,
505       class CatchFn,
506       FOLLY_REQUIRES(IsCatchAll<CatchFn>::value)>
507   auto operator()(ThrowFn&& th, CatchFn& ca) const {
508     return [ th = std::forward<ThrowFn>(th), &ca, handled_ = handled_ ] {
509       try {
510         th();
511       } catch (...) {
512         // If we got here because a catch function threw, rethrow.
513         if (*handled_) {
514           throw;
515         }
516         *handled_ = true;
517         ca();
518       }
519     };
520   }
521 };
522
523 // When all the handlers expect types derived from std::exception, we can
524 // sometimes invoke the handlers without throwing any exceptions.
525 template <bool IsConst>
526 struct exception_wrapper::HandleStdExceptReduce {
527   using StdEx = AddConstIf<IsConst, std::exception>;
528
529   template <
530       class ThrowFn,
531       class CatchFn,
532       FOLLY_REQUIRES(!IsCatchAll<CatchFn>::value)>
533   auto operator()(ThrowFn&& th, CatchFn& ca) const {
534     using Ex = _t<ExceptionTypeOf<CatchFn, IsConst>>;
535     return [ th = std::forward<ThrowFn>(th), &ca ](auto&& continuation)
536         -> StdEx* {
537       if (auto e = const_cast<StdEx*>(th(continuation))) {
538         if (auto e2 = dynamic_cast<_t<std::add_pointer<Ex>>>(e)) {
539           ca(*e2);
540         } else {
541           return e;
542         }
543       }
544       return nullptr;
545     };
546   }
547
548   template <
549       class ThrowFn,
550       class CatchFn,
551       FOLLY_REQUIRES(IsCatchAll<CatchFn>::value)>
552   auto operator()(ThrowFn&& th, CatchFn& ca) const {
553     return [ th = std::forward<ThrowFn>(th), &ca ](auto&&) -> StdEx* {
554       // The following continuation causes ca() to execute if *this contains
555       // an exception /not/ derived from std::exception.
556       auto continuation = [&ca](StdEx* e) {
557         return e != nullptr ? e : ((void)ca(), nullptr);
558       };
559       if (th(continuation) != nullptr) {
560         ca();
561       }
562       return nullptr;
563     };
564   }
565 };
566
567 // Called when some types in the catch clauses are not derived from
568 // std::exception.
569 template <class This, class... CatchFns>
570 inline void exception_wrapper::handle_(
571     std::false_type, This& this_, CatchFns&... fns) {
572   bool handled = false;
573   auto impl = exception_wrapper_detail::fold(
574       HandleReduce<std::is_const<This>::value>{&handled},
575       [&] { this_.throw_exception(); },
576       fns...);
577   impl();
578 }
579
580 // Called when all types in the catch clauses are either derived from
581 // std::exception or a catch-all clause.
582 template <class This, class... CatchFns>
583 inline void exception_wrapper::handle_(
584     std::true_type, This& this_, CatchFns&... fns) {
585   using StdEx = exception_wrapper_detail::
586       AddConstIf<std::is_const<This>::value, std::exception>;
587   auto impl = exception_wrapper_detail::fold(
588       HandleStdExceptReduce<std::is_const<This>::value>{},
589       [&](auto&& continuation) {
590         return continuation(
591             const_cast<StdEx*>(this_.vptr_->get_exception_(&this_)));
592       },
593       fns...);
594   // This continuation gets evaluated if CatchFns... does not include a
595   // catch-all handler. It is a no-op.
596   auto continuation = [](StdEx* ex) { return ex; };
597   if (StdEx* e = impl(continuation)) {
598     throw *e; // Not handled. Throw.
599   }
600 }
601
602 namespace exception_wrapper_detail {
603 template <class Ex, class Fn>
604 struct catch_fn {
605   Fn fn_;
606   auto operator()(Ex& ex) {
607     return fn_(ex);
608   }
609 };
610
611 template <class Ex, class Fn>
612 inline catch_fn<Ex, Fn> catch_(Ex*, Fn fn) {
613   return {std::move(fn)};
614 }
615 template <class Fn>
616 inline Fn catch_(void const*, Fn fn) {
617   return fn;
618 }
619 } // namespace exception_wrapper_detail
620
621 template <class Ex, class This, class Fn>
622 inline bool exception_wrapper::with_exception_(This& this_, Fn fn_) {
623   if (!this_) {
624     return false;
625   }
626   bool handled = true;
627   auto fn = exception_wrapper_detail::catch_(
628       static_cast<Ex*>(nullptr), std::move(fn_));
629   auto&& all = [&](...) { handled = false; };
630   handle_(IsStdException<arg_type<decltype(fn)>>{}, this_, fn, all);
631   return handled;
632 }
633
634 template <class Ex, class Fn>
635 inline bool exception_wrapper::with_exception(Fn fn) {
636   return with_exception_<Ex>(*this, std::move(fn));
637 }
638 template <class Ex, class Fn>
639 inline bool exception_wrapper::with_exception(Fn fn) const {
640   return with_exception_<Ex const>(*this, std::move(fn));
641 }
642
643 template <class... CatchFns>
644 inline void exception_wrapper::handle(CatchFns... fns) {
645   using AllStdEx =
646       exception_wrapper_detail::AllOf<IsStdException, arg_type<CatchFns>...>;
647   if (!*this) {
648     onNoExceptionError();
649   }
650   this->handle_(AllStdEx{}, *this, fns...);
651 }
652 template <class... CatchFns>
653 inline void exception_wrapper::handle(CatchFns... fns) const {
654   using AllStdEx =
655       exception_wrapper_detail::AllOf<IsStdException, arg_type<CatchFns>...>;
656   if (!*this) {
657     onNoExceptionError();
658   }
659   this->handle_(AllStdEx{}, *this, fns...);
660 }
661
662 } // namespace folly