folly/Function.h

   1 /*
   2  * Copyright 2017-present 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  * @author Eric Niebler (eniebler@fb.com), Sven Over (over@fb.com)
  18  * Acknowledgements: Giuseppe Ottaviano (ott@fb.com)
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @class Function
  23  *
  24  * @brief A polymorphic function wrapper that is not copyable and does not
  25  *    require the wrapped function to be copy constructible.
  26  *
  27  * `folly::Function` is a polymorphic function wrapper, similar to
  28  * `std::function`. The template parameters of the `folly::Function` define
  29  * the parameter signature of the wrapped callable, but not the specific
  30  * type of the embedded callable. E.g. a `folly::Function<int(int)>`
  31  * can wrap callables that return an `int` when passed an `int`. This can be a
  32  * function pointer or any class object implementing one or both of
  33  *
  34  *     int operator(int);
  35  *     int operator(int) const;
  36  *
  37  * If both are defined, the non-const one takes precedence.
  38  *
  39  * Unlike `std::function`, a `folly::Function` can wrap objects that are not
  40  * copy constructible. As a consequence of this, `folly::Function` itself
  41  * is not copyable, either.
  42  *
  43  * Another difference is that, unlike `std::function`, `folly::Function` treats
  44  * const-ness of methods correctly. While a `std::function` allows to wrap
  45  * an object that only implements a non-const `operator()` and invoke
  46  * a const-reference of the `std::function`, `folly::Function` requires you to
  47  * declare a function type as const in order to be able to execute it on a
  48  * const-reference.
  49  *
  50  * For example:
  51  *
  52  *     class Foo {
  53  *      public:
  54  *       void operator()() {
  55  *         // mutates the Foo object
  56  *       }
  57  *     };
  58  *
  59  *     class Bar {
  60  *       std::function<void(void)> foo_; // wraps a Foo object
  61  *      public:
  62  *       void mutateFoo() const
  63  *       {
  64  *         foo_();
  65  *       }
  66  *     };
  67  *
  68  * Even though `mutateFoo` is a const-method, so it can only reference `foo_`
  69  * as const, it is able to call the non-const `operator()` of the Foo
  70  * object that is embedded in the foo_ function.
  71  *
  72  * `folly::Function` will not allow you to do that. You will have to decide
  73  * whether you need to invoke your wrapped callable from a const reference
  74  * (like in the example above), in which case it will only wrap a
  75  * `operator() const`. If your functor does not implement that,
  76  * compilation will fail. If you do not require to be able to invoke the
  77  * wrapped function in a const context, you can wrap any functor that
  78  * implements either or both of const and non-const `operator()`.
  79  *
  80  * The template parameter of `folly::Function`, the `FunctionType`, can be
  81  * const-qualified. Be aware that the const is part of the function signature.
  82  * It does not mean that the function type is a const type.
  83  *
  84  *   using FunctionType = R(Args...);
  85  *   using ConstFunctionType = R(Args...) const;
  86  *
  87  * In this example, `FunctionType` and `ConstFunctionType` are different
  88  * types. `ConstFunctionType` is not the same as `const FunctionType`.
  89  * As a matter of fact, trying to use the latter should emit a compiler
  90  * warning or error, because it has no defined meaning.
  91  *
  92  *     // This will not compile:
  93  *     folly::Function<void(void) const> func = Foo();
  94  *     // because Foo does not have a member function of the form:
  95  *     //   void operator()() const;
  96  *
  97  *     // This will compile just fine:
  98  *     folly::Function<void(void)> func = Foo();
  99  *     // and it will wrap the existing member function:
 100  *     //   void operator()();
 101  *
 102  * When should a const function type be used? As a matter of fact, you will
 103  * probably not need to use const function types very often. See the following
 104  * example:
 105  *
 106  *     class Bar {
 107  *       folly::Function<void()> func_;
 108  *       folly::Function<void() const> constFunc_;
 109  *
 110  *       void someMethod() {
 111  *         // Can call func_.
 112  *         func_();
 113  *         // Can call constFunc_.
 114  *         constFunc_();
 115  *       }
 116  *
 117  *       void someConstMethod() const {
 118  *         // Can call constFunc_.
 119  *         constFunc_();
 120  *         // However, cannot call func_ because a non-const method cannot
 121  *         // be called from a const one.
 122  *       }
 123  *     };
 124  *
 125  * As you can see, whether the `folly::Function`'s function type should
 126  * be declared const or not is identical to whether a corresponding method
 127  * would be declared const or not.
 128  *
 129  * You only require a `folly::Function` to hold a const function type, if you
 130  * intend to invoke it from within a const context. This is to ensure that
 131  * you cannot mutate its inner state when calling in a const context.
 132  *
 133  * This is how the const/non-const choice relates to lambda functions:
 134  *
 135  *     // Non-mutable lambdas: can be stored in a non-const...
 136  *     folly::Function<void(int)> print_number =
 137  *       [] (int number) { std::cout << number << std::endl; };
 138  *
 139  *     // ...as well as in a const folly::Function
 140  *     folly::Function<void(int) const> print_number_const =
 141  *       [] (int number) { std::cout << number << std::endl; };
 142  *
 143  *     // Mutable lambda: can only be stored in a non-const folly::Function:
 144  *     int number = 0;
 145  *     folly::Function<void()> print_number =
 146  *       [number] () mutable { std::cout << ++number << std::endl; };
 147  *     // Trying to store the above mutable lambda in a
 148  *     // `folly::Function<void() const>` would lead to a compiler error:
 149  *     // error: no viable conversion from '(lambda at ...)' to
 150  *     // 'folly::Function<void () const>'
 151  *
 152  * Casting between const and non-const `folly::Function`s:
 153  * conversion from const to non-const signatures happens implicitly. Any
 154  * function that takes a `folly::Function<R(Args...)>` can be passed
 155  * a `folly::Function<R(Args...) const>` without explicit conversion.
 156  * This is safe, because casting from const to non-const only entails giving
 157  * up the ability to invoke the function from a const context.
 158  * Casting from a non-const to a const signature is potentially dangerous,
 159  * as it means that a function that may change its inner state when invoked
 160  * is made possible to call from a const context. Therefore this cast does
 161  * not happen implicitly. The function `folly::constCastFunction` can
 162  * be used to perform the cast.
 163  *
 164  *     // Mutable lambda: can only be stored in a non-const folly::Function:
 165  *     int number = 0;
 166  *     folly::Function<void()> print_number =
 167  *       [number] () mutable { std::cout << ++number << std::endl; };
 168  *
 169  *     // const-cast to a const folly::Function:
 170  *     folly::Function<void() const> print_number_const =
 171  *       constCastFunction(std::move(print_number));
 172  *
 173  * When to use const function types?
 174  * Generally, only when you need them. When you use a `folly::Function` as a
 175  * member of a struct or class, only use a const function signature when you
 176  * need to invoke the function from const context.
 177  * When passing a `folly::Function` to a function, the function should accept
 178  * a non-const `folly::Function` whenever possible, i.e. when it does not
 179  * need to pass on or store a const `folly::Function`. This is the least
 180  * possible constraint: you can always pass a const `folly::Function` when
 181  * the function accepts a non-const one.
 182  *
 183  * How does the const behaviour compare to `std::function`?
 184  * `std::function` can wrap object with non-const invokation behaviour but
 185  * exposes them as const. The equivalent behaviour can be achieved with
 186  * `folly::Function` like so:
 187  *
 188  *     std::function<void(void)> stdfunc = someCallable;
 189  *
 190  *     folly::Function<void(void) const> uniqfunc = constCastFunction(
 191  *       folly::Function<void(void)>(someCallable)
 192  *     );
 193  *
 194  * You need to wrap the callable first in a non-const `folly::Function` to
 195  * select a non-const invoke operator (or the const one if no non-const one is
 196  * present), and then move it into a const `folly::Function` using
 197  * `constCastFunction`.
 198  * The name of `constCastFunction` should warn you that something
 199  * potentially dangerous is happening. As a matter of fact, using
 200  * `std::function` always involves this potentially dangerous aspect, which
 201  * is why it is not considered fully const-safe or even const-correct.
 202  * However, in most of the cases you will not need the dangerous aspect at all.
 203  * Either you do not require invokation of the function from a const context,
 204  * in which case you do not need to use `constCastFunction` and just
 205  * use the inner `folly::Function` in the example above, i.e. just use a
 206  * non-const `folly::Function`. Or, you may need invokation from const, but
 207  * the callable you are wrapping does not mutate its state (e.g. it is a class
 208  * object and implements `operator() const`, or it is a normal,
 209  * non-mutable lambda), in which case you can wrap the callable in a const
 210  * `folly::Function` directly, without using `constCastFunction`.
 211  * Only if you require invokation from a const context of a callable that
 212  * may mutate itself when invoked you have to go through the above procedure.
 213  * However, in that case what you do is potentially dangerous and requires
 214  * the equivalent of a `const_cast`, hence you need to call
 215  * `constCastFunction`.
 216  */
 217
 218 #pragma once
 219
 220 #include <functional>
 221 #include <memory>
 222 #include <new>
 223 #include <type_traits>
 224 #include <utility>
 225
 226 #include <folly/CppAttributes.h>
 227 #include <folly/Portability.h>
 228 #include <folly/Traits.h>
 229 #include <folly/functional/Invoke.h>
 230
 231 namespace folly {
 232
 233 template <typename FunctionType>
 234 class Function;
 235
 236 template <typename ReturnType, typename... Args>
 237 Function<ReturnType(Args...) const> constCastFunction(
 238     Function<ReturnType(Args...)>&&) noexcept;
 239
 240 namespace detail {
 241 namespace function {
 242
 243 enum class Op { MOVE, NUKE, FULL, HEAP };
 244
 245 union Data {
 246   void* big;
 247   std::aligned_storage<6 * sizeof(void*)>::type tiny;
 248 };
 249
 250 template <typename Fun, typename = Fun*>
 251 using IsSmall = Conjunction<
 252     std::integral_constant<bool, (sizeof(Fun) <= sizeof(Data::tiny))>,
 253     std::is_nothrow_move_constructible<Fun>>;
 254 using SmallTag = std::true_type;
 255 using HeapTag = std::false_type;
 256
 257 template <typename T>
 258 struct NotFunction : std::true_type {};
 259 template <typename T>
 260 struct NotFunction<Function<T>> : std::false_type {};
 261
 262 template <typename T>
 263 using EnableIfNotFunction =
 264     typename std::enable_if<NotFunction<T>::value>::type;
 265
 266 struct CoerceTag {};
 267
 268 template <typename T>
 269 bool isNullPtrFn(T* p) {
 270   return p == nullptr;
 271 }
 272 template <typename T>
 273 std::false_type isNullPtrFn(T&&) {
 274   return {};
 275 }
 276
 277 inline bool uninitNoop(Op, Data*, Data*) {
 278   return false;
 279 }
 280
 281 template <typename FunctionType>
 282 struct FunctionTraits;
 283
 284 template <typename ReturnType, typename... Args>
 285 struct FunctionTraits<ReturnType(Args...)> {
 286   using Call = ReturnType (*)(Data&, Args&&...);
 287   using IsConst = std::false_type;
 288   using ConstSignature = ReturnType(Args...) const;
 289   using NonConstSignature = ReturnType(Args...);
 290   using OtherSignature = ConstSignature;
 291
 292   template <typename F, typename G = typename std::decay<F>::type>
 293   using ResultOf = decltype(
 294       static_cast<ReturnType>(std::declval<G&>()(std::declval<Args>()...)));
 295
 296   template <typename Fun>
 297   static ReturnType callSmall(Data& p, Args&&... args) {
 298     return static_cast<ReturnType>((*static_cast<Fun*>(
 299         static_cast<void*>(&p.tiny)))(static_cast<Args&&>(args)...));
 300   }
 301
 302   template <typename Fun>
 303   static ReturnType callBig(Data& p, Args&&... args) {
 304     return static_cast<ReturnType>(
 305         (*static_cast<Fun*>(p.big))(static_cast<Args&&>(args)...));
 306   }
 307
 308   static ReturnType uninitCall(Data&, Args&&...) {
 309     throw std::bad_function_call();
 310   }
 311
 312   ReturnType operator()(Args... args) {
 313     auto& fn = *static_cast<Function<NonConstSignature>*>(this);
 314     return fn.call_(fn.data_, static_cast<Args&&>(args)...);
 315   }
 316
 317   class SharedProxy {
 318     std::shared_ptr<Function<NonConstSignature>> sp_;
 319
 320    public:
 321     explicit SharedProxy(Function<NonConstSignature>&& func)
 322         : sp_(std::make_shared<Function<NonConstSignature>>(std::move(func))) {}
 323     ReturnType operator()(Args&&... args) const {
 324       return (*sp_)(static_cast<Args&&>(args)...);
 325     }
 326   };
 327 };
 328
 329 template <typename ReturnType, typename... Args>
 330 struct FunctionTraits<ReturnType(Args...) const> {
 331   using Call = ReturnType (*)(Data&, Args&&...);
 332   using IsConst = std::true_type;
 333   using ConstSignature = ReturnType(Args...) const;
 334   using NonConstSignature = ReturnType(Args...);
 335   using OtherSignature = NonConstSignature;
 336
 337   template <typename F, typename G = typename std::decay<F>::type>
 338   using ResultOf = decltype(static_cast<ReturnType>(
 339       std::declval<const G&>()(std::declval<Args>()...)));
 340
 341   template <typename Fun>
 342   static ReturnType callSmall(Data& p, Args&&... args) {
 343     return static_cast<ReturnType>((*static_cast<const Fun*>(
 344         static_cast<void*>(&p.tiny)))(static_cast<Args&&>(args)...));
 345   }
 346
 347   template <typename Fun>
 348   static ReturnType callBig(Data& p, Args&&... args) {
 349     return static_cast<ReturnType>(
 350         (*static_cast<const Fun*>(p.big))(static_cast<Args&&>(args)...));
 351   }
 352
 353   static ReturnType uninitCall(Data&, Args&&...) {
 354     throw std::bad_function_call();
 355   }
 356
 357   ReturnType operator()(Args... args) const {
 358     auto& fn = *static_cast<const Function<ConstSignature>*>(this);
 359     return fn.call_(fn.data_, static_cast<Args&&>(args)...);
 360   }
 361
 362   class SharedProxy {
 363     std::shared_ptr<Function<ConstSignature>> sp_;
 364
 365    public:
 366     explicit SharedProxy(Function<ConstSignature>&& func)
 367         : sp_(std::make_shared<Function<ConstSignature>>(std::move(func))) {}
 368     ReturnType operator()(Args&&... args) const {
 369       return (*sp_)(static_cast<Args&&>(args)...);
 370     }
 371   };
 372 };
 373
 374 template <typename Fun>
 375 bool execSmall(Op o, Data* src, Data* dst) {
 376   switch (o) {
 377     case Op::MOVE:
 378       ::new (static_cast<void*>(&dst->tiny))
 379           Fun(std::move(*static_cast<Fun*>(static_cast<void*>(&src->tiny))));
 380       FOLLY_FALLTHROUGH;
 381     case Op::NUKE:
 382       static_cast<Fun*>(static_cast<void*>(&src->tiny))->~Fun();
 383       break;
 384     case Op::FULL:
 385       return true;
 386     case Op::HEAP:
 387       break;
 388   }
 389   return false;
 390 }
 391
 392 template <typename Fun>
 393 bool execBig(Op o, Data* src, Data* dst) {
 394   switch (o) {
 395     case Op::MOVE:
 396       dst->big = src->big;
 397       src->big = nullptr;
 398       break;
 399     case Op::NUKE:
 400       delete static_cast<Fun*>(src->big);
 401       break;
 402     case Op::FULL:
 403     case Op::HEAP:
 404       break;
 405   }
 406   return true;
 407 }
 408
 409 } // namespace function
 410 } // namespace detail
 411
 412 template <typename FunctionType>
 413 class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
 414   // These utility types are defined outside of the template to reduce
 415   // the number of instantiations, and then imported in the class
 416   // namespace for convenience.
 417   using Data = detail::function::Data;
 418   using Op = detail::function::Op;
 419   using SmallTag = detail::function::SmallTag;
 420   using HeapTag = detail::function::HeapTag;
 421   using CoerceTag = detail::function::CoerceTag;
 422
 423   using Traits = detail::function::FunctionTraits<FunctionType>;
 424   using Call = typename Traits::Call;
 425   using Exec = bool (*)(Op, Data*, Data*);
 426
 427   template <typename Fun>
 428   using IsSmall = detail::function::IsSmall<Fun>;
 429
 430   // The `data_` member is mutable to allow `constCastFunction` to work without
 431   // invoking undefined behavior. Const-correctness is only violated when
 432   // `FunctionType` is a const function type (e.g., `int() const`) and `*this`
 433   // is the result of calling `constCastFunction`.
 434   mutable Data data_;
 435   Call call_{&Traits::uninitCall};
 436   Exec exec_{&detail::function::uninitNoop};
 437
 438   friend Traits;
 439   friend Function<typename Traits::ConstSignature> folly::constCastFunction<>(
 440       Function<typename Traits::NonConstSignature>&&) noexcept;
 441   friend class Function<typename Traits::OtherSignature>;
 442
 443   template <typename Fun>
 444   Function(Fun&& fun, SmallTag) noexcept {
 445     using FunT = typename std::decay<Fun>::type;
 446     if (!detail::function::isNullPtrFn(fun)) {
 447       ::new (static_cast<void*>(&data_.tiny)) FunT(static_cast<Fun&&>(fun));
 448       call_ = &Traits::template callSmall<FunT>;
 449       exec_ = &detail::function::execSmall<FunT>;
 450     }
 451   }
 452
 453   template <typename Fun>
 454   Function(Fun&& fun, HeapTag) {
 455     using FunT = typename std::decay<Fun>::type;
 456     data_.big = new FunT(static_cast<Fun&&>(fun));
 457     call_ = &Traits::template callBig<FunT>;
 458     exec_ = &detail::function::execBig<FunT>;
 459   }
 460
 461   template <typename Signature>
 462   Function(Function<Signature>&& that, CoerceTag)
 463       : Function(static_cast<Function<Signature>&&>(that), HeapTag{}) {}
 464
 465   Function(
 466       Function<typename Traits::OtherSignature>&& that,
 467       CoerceTag) noexcept {
 468     that.exec_(Op::MOVE, &that.data_, &data_);
 469     std::swap(call_, that.call_);
 470     std::swap(exec_, that.exec_);
 471   }
 472
 473  public:
 474   /**
 475    * Default constructor. Constructs an empty Function.
 476    */
 477   Function() = default;
 478
 479   // not copyable
 480   Function(const Function&) = delete;
 481
 482 #if __OBJC__
 483   // Make sure Objective C blocks are copied
 484   template <class ReturnType, class... Args>
 485   /*implicit*/ Function(ReturnType (^objCBlock)(Args... args))
 486       : Function([blockCopy = (ReturnType (^)(Args...))[objCBlock copy]](
 487                      Args... args) { return blockCopy(args...); }){};
 488 #endif
 489
 490   /**
 491    * Move constructor
 492    */
 493   Function(Function&& that) noexcept {
 494     that.exec_(Op::MOVE, &that.data_, &data_);
 495     std::swap(call_, that.call_);
 496     std::swap(exec_, that.exec_);
 497   }
 498
 499   /**
 500    * Constructs an empty `Function`.
 501    */
 502   /* implicit */ Function(std::nullptr_t) noexcept {}
 503
 504   /**
 505    * Constructs a new `Function` from any callable object that is _not_ a
 506    * `folly::Function`. This handles function pointers, pointers to static
 507    * member functions, `std::reference_wrapper` objects, `std::function`
 508    * objects, and arbitrary objects that implement `operator()` if the parameter
 509    * signature matches (i.e. it returns an object convertible to `R` when called
 510    * with `Args...`).
 511    *
 512    * \note `typename = ResultOf<Fun>` prevents this overload from being
 513    * selected by overload resolution when `fun` is not a compatible function.
 514    *
 515    * \note The noexcept requires some explanation. IsSmall is true when the
 516    * decayed type fits within the internal buffer and is noexcept-movable. But
 517    * this ctor might copy, not move. What we need here, if this ctor does a
 518    * copy, is that this ctor be noexcept when the copy is noexcept. That is not
 519    * checked in IsSmall, and shouldn't be, because once the Function is
 520    * constructed, the contained object is never copied. This check is for this
 521    * ctor only, in the case that this ctor does a copy.
 522    */
 523   template <
 524       typename Fun,
 525       typename = detail::function::EnableIfNotFunction<Fun>,
 526       typename = typename Traits::template ResultOf<Fun>>
 527   /* implicit */ Function(Fun fun) noexcept(
 528       IsSmall<Fun>::value && noexcept(Fun(std::declval<Fun>())))
 529       : Function(static_cast<Fun&&>(fun), IsSmall<Fun>{}) {}
 530
 531   /**
 532    * For move-constructing from a `folly::Function<X(Ys...) [const?]>`.
 533    * For a `Function` with a `const` function type, the object must be
 534    * callable from a `const`-reference, i.e. implement `operator() const`.
 535    * For a `Function` with a non-`const` function type, the object will
 536    * be called from a non-const reference, which means that it will execute
 537    * a non-const `operator()` if it is defined, and falls back to
 538    * `operator() const` otherwise.
 539    */
 540   template <
 541       typename Signature,
 542       typename = typename Traits::template ResultOf<Function<Signature>>>
 543   Function(Function<Signature>&& that) noexcept(
 544       noexcept(Function(std::move(that), CoerceTag{})))
 545       : Function(std::move(that), CoerceTag{}) {}
 546
 547   /**
 548    * If `ptr` is null, constructs an empty `Function`. Otherwise,
 549    * this constructor is equivalent to `Function(std::mem_fn(ptr))`.
 550    */
 551   template <
 552       typename Member,
 553       typename Class,
 554       // Prevent this overload from being selected when `ptr` is not a
 555       // compatible member function pointer.
 556       typename = decltype(Function(std::mem_fn((Member Class::*)0)))>
 557   /* implicit */ Function(Member Class::*ptr) noexcept {
 558     if (ptr) {
 559       *this = std::mem_fn(ptr);
 560     }
 561   }
 562
 563   ~Function() {
 564     exec_(Op::NUKE, &data_, nullptr);
 565   }
 566
 567   Function& operator=(const Function&) = delete;
 568
 569 #if __OBJC__
 570   // Make sure Objective C blocks are copied
 571   template <class ReturnType, class... Args>
 572   /* implicit */ Function &operator=(ReturnType (^objCBlock)(Args... args)) {
 573     (*this) = [blockCopy = (ReturnType (^)(Args...))[objCBlock copy]](
 574                   Args... args) { return blockCopy(args...); };
 575     return *this;
 576   }
 577 #endif
 578
 579   /**
 580    * Move assignment operator
 581    *
 582    * \note Leaves `that` in a valid but unspecified state. If `&that == this`
 583    * then `*this` is left in a valid but unspecified state.
 584    */
 585   Function& operator=(Function&& that) noexcept {
 586     // Q: Why is it safe to destroy and reconstruct this object in place?
 587     // A: Two reasons: First, `Function` is a final class, so in doing this
 588     //    we aren't slicing off any derived parts. And second, the move
 589     //    operation is guaranteed not to throw so we always leave the object
 590     //    in a valid state.
 591     // In the case of self-move (this == &that), this leaves the object in
 592     // a default-constructed state. First the object is destroyed, then we
 593     // pass the destroyed object to the move constructor. The first thing the
 594     // move constructor does is default-construct the object. That object is
 595     // "moved" into itself, which is a no-op for a default-constructed Function.
 596     this->~Function();
 597     ::new (this) Function(std::move(that));
 598     return *this;
 599   }
 600
 601   /**
 602    * Assigns a callable object to this `Function`. If the operation fails,
 603    * `*this` is left unmodified.
 604    *
 605    * \note `typename = ResultOf<Fun>` prevents this overload from being
 606    * selected by overload resolution when `fun` is not a compatible function.
 607    */
 608   template <typename Fun, typename = decltype(Function(std::declval<Fun>()))>
 609   Function& operator=(Fun fun) noexcept(
 610       noexcept(/* implicit */ Function(std::declval<Fun>()))) {
 611     // Doing this in place is more efficient when we can do so safely.
 612     if (noexcept(/* implicit */ Function(std::declval<Fun>()))) {
 613       // Q: Why is is safe to destroy and reconstruct this object in place?
 614       // A: See the explanation in the move assignment operator.
 615       this->~Function();
 616       ::new (this) Function(static_cast<Fun&&>(fun));
 617     } else {
 618       // Construct a temporary and (nothrow) swap.
 619       Function(static_cast<Fun&&>(fun)).swap(*this);
 620     }
 621     return *this;
 622   }
 623
 624   /**
 625    * For assigning from a `Function<X(Ys..) [const?]>`.
 626    */
 627   template <
 628       typename Signature,
 629       typename = typename Traits::template ResultOf<Function<Signature>>>
 630   Function& operator=(Function<Signature>&& that) noexcept(
 631       noexcept(Function(std::move(that)))) {
 632     return (*this = Function(std::move(that)));
 633   }
 634
 635   /**
 636    * Clears this `Function`.
 637    */
 638   Function& operator=(std::nullptr_t) noexcept {
 639     return (*this = Function());
 640   }
 641
 642   /**
 643    * If `ptr` is null, clears this `Function`. Otherwise, this assignment
 644    * operator is equivalent to `*this = std::mem_fn(ptr)`.
 645    */
 646   template <typename Member, typename Class>
 647   auto operator=(Member Class::*ptr) noexcept
 648       // Prevent this overload from being selected when `ptr` is not a
 649       // compatible member function pointer.
 650       -> decltype(operator=(std::mem_fn(ptr))) {
 651     return ptr ? (*this = std::mem_fn(ptr)) : (*this = Function());
 652   }
 653
 654   /**
 655    * Call the wrapped callable object with the specified arguments.
 656    */
 657   using Traits::operator();
 658
 659   /**
 660    * Exchanges the callable objects of `*this` and `that`.
 661    */
 662   void swap(Function& that) noexcept {
 663     std::swap(*this, that);
 664   }
 665
 666   /**
 667    * Returns `true` if this `Function` contains a callable, i.e. is
 668    * non-empty.
 669    */
 670   explicit operator bool() const noexcept {
 671     return exec_(Op::FULL, nullptr, nullptr);
 672   }
 673
 674   /**
 675    * Returns `true` if this `Function` stores the callable on the
 676    * heap. If `false` is returned, there has been no additional memory
 677    * allocation and the callable is stored inside the `Function`
 678    * object itself.
 679    */
 680   bool hasAllocatedMemory() const noexcept {
 681     return exec_(Op::HEAP, nullptr, nullptr);
 682   }
 683
 684   using typename Traits::SharedProxy;
 685
 686   /**
 687    * Move this `Function` into a copyable callable object, of which all copies
 688    * share the state.
 689    */
 690   SharedProxy asSharedProxy() && {
 691     return SharedProxy{std::move(*this)};
 692   }
 693
 694   /**
 695    * Construct a `std::function` by moving in the contents of this `Function`.
 696    * Note that the returned `std::function` will share its state (i.e. captured
 697    * data) across all copies you make of it, so be very careful when copying.
 698    */
 699   std::function<typename Traits::NonConstSignature> asStdFunction() && {
 700     return std::move(*this).asSharedProxy();
 701   }
 702 };
 703
 704 template <typename FunctionType>
 705 void swap(Function<FunctionType>& lhs, Function<FunctionType>& rhs) noexcept {
 706   lhs.swap(rhs);
 707 }
 708
 709 template <typename FunctionType>
 710 bool operator==(const Function<FunctionType>& fn, std::nullptr_t) {
 711   return !fn;
 712 }
 713
 714 template <typename FunctionType>
 715 bool operator==(std::nullptr_t, const Function<FunctionType>& fn) {
 716   return !fn;
 717 }
 718
 719 template <typename FunctionType>
 720 bool operator!=(const Function<FunctionType>& fn, std::nullptr_t) {
 721   return !(fn == nullptr);
 722 }
 723
 724 template <typename FunctionType>
 725 bool operator!=(std::nullptr_t, const Function<FunctionType>& fn) {
 726   return !(nullptr == fn);
 727 }
 728
 729 /**
 730  * NOTE: See detailed note about `constCastFunction` at the top of the file.
 731  * This is potentially dangerous and requires the equivalent of a `const_cast`.
 732  */
 733 template <typename ReturnType, typename... Args>
 734 Function<ReturnType(Args...) const> constCastFunction(
 735     Function<ReturnType(Args...)>&& that) noexcept {
 736   return Function<ReturnType(Args...) const>{std::move(that),
 737                                              detail::function::CoerceTag{}};
 738 }
 739
 740 template <typename ReturnType, typename... Args>
 741 Function<ReturnType(Args...) const> constCastFunction(
 742     Function<ReturnType(Args...) const>&& that) noexcept {
 743   return std::move(that);
 744 }
 745
 746 namespace detail {
 747 namespace function {
 748 template <typename Fun, typename FunctionType, typename = void>
 749 struct IsCallableAsImpl : std::false_type {};
 750
 751 template <typename Fun, typename ReturnType, typename... Args>
 752 struct IsCallableAsImpl<
 753     Fun,
 754     ReturnType(Args...),
 755     void_t<typename std::result_of<Fun && (Args && ...)>::type>>
 756     : std::is_convertible<
 757           typename std::result_of<Fun && (Args && ...)>::type,
 758           ReturnType> {};
 759
 760 template <typename Fun, typename FunctionType>
 761 struct IsCallableAs : IsCallableAsImpl<Fun, FunctionType> {};
 762 } // namespace function
 763 } // namespace detail
 764
 765 /**
 766  * @class FunctionRef
 767  *
 768  * @brief A reference wrapper for callable objects
 769  *
 770  * FunctionRef is similar to std::reference_wrapper, but the template parameter
 771  * is the function signature type rather than the type of the referenced object.
 772  * A folly::FunctionRef is cheap to construct as it contains only a pointer to
 773  * the referenced callable and a pointer to a function which invokes the
 774  * callable.
 775  *
 776  * The user of FunctionRef must be aware of the reference semantics: storing a
 777  * copy of a FunctionRef is potentially dangerous and should be avoided unless
 778  * the referenced object definitely outlives the FunctionRef object. Thus any
 779  * function that accepts a FunctionRef parameter should only use it to invoke
 780  * the referenced function and not store a copy of it. Knowing that FunctionRef
 781  * itself has reference semantics, it is generally okay to use it to reference
 782  * lambdas that capture by reference.
 783  */
 784
 785 template <typename FunctionType>
 786 class FunctionRef;
 787
 788 template <typename ReturnType, typename... Args>
 789 class FunctionRef<ReturnType(Args...)> final {
 790   using Call = ReturnType (*)(void*, Args&&...);
 791
 792   static ReturnType uninitCall(void*, Args&&...) {
 793     throw std::bad_function_call();
 794   }
 795
 796   template <typename Fun>
 797   static ReturnType call(void* object, Args&&... args) {
 798     using Pointer = _t<std::add_pointer<Fun>>;
 799     return static_cast<ReturnType>(invoke(
 800         static_cast<Fun&&>(*static_cast<Pointer>(object)),
 801         static_cast<Args&&>(args)...));
 802   }
 803
 804   void* object_{nullptr};
 805   Call call_{&FunctionRef::uninitCall};
 806
 807  public:
 808   /**
 809    * Default constructor. Constructs an empty FunctionRef.
 810    *
 811    * Invoking it will throw std::bad_function_call.
 812    */
 813   FunctionRef() = default;
 814
 815   /**
 816    * Construct a FunctionRef from a reference to a callable object.
 817    */
 818   template <
 819       typename Fun,
 820       typename std::enable_if<
 821           Conjunction<
 822               Negation<std::is_same<FunctionRef, _t<std::decay<Fun>>>>,
 823               detail::function::IsCallableAs<Fun, ReturnType(Args...)>>::value,
 824           int>::type = 0>
 825   constexpr /* implicit */ FunctionRef(Fun&& fun) noexcept
 826       // `Fun` may be a const type, in which case we have to do a const_cast
 827       // to store the address in a `void*`. This is safe because the `void*`
 828       // will be cast back to `Fun*` (which is a const pointer whenever `Fun`
 829       // is a const type) inside `FunctionRef::call`
 830       : object_(
 831             const_cast<void*>(static_cast<void const*>(std::addressof(fun)))),
 832         call_(&FunctionRef::call<Fun>) {}
 833
 834   ReturnType operator()(Args... args) const {
 835     return call_(object_, static_cast<Args&&>(args)...);
 836   }
 837
 838   constexpr explicit operator bool() const {
 839     return object_;
 840   }
 841 };
 842
 843 } // namespace folly