folly/Traits.h

   1 /*
   2  * Copyright 2013 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: Andrei Alexandrescu
  18
  19 #ifndef FOLLY_BASE_TRAITS_H_
  20 #define FOLLY_BASE_TRAITS_H_
  21
  22 #include <memory>
  23 #include <type_traits>
  24
  25 #include <bits/c++config.h>
  26
  27 #include <boost/type_traits.hpp>
  28 #include <boost/mpl/and.hpp>
  29 #include <boost/mpl/has_xxx.hpp>
  30 #include <boost/mpl/not.hpp>
  31
  32 namespace folly {
  33
  34 /**
  35  * IsRelocatable<T>::value describes the ability of moving around
  36  * memory a value of type T by using memcpy (as opposed to the
  37  * conservative approach of calling the copy constructor and then
  38  * destroying the old temporary. Essentially for a relocatable type,
  39  * the following two sequences of code should be semantically
  40  * equivalent:
  41  *
  42  * void move1(T * from, T * to) {
  43  *   new(to) T(from);
  44  *   (*from).~T();
  45  * }
  46  *
  47  * void move2(T * from, T * to) {
  48  *   memcpy(to, from, sizeof(T));
  49  * }
  50  *
  51  * Most C++ types are relocatable; the ones that aren't would include
  52  * internal pointers or (very rarely) would need to update remote
  53  * pointers to pointers tracking them. All C++ primitive types and
  54  * type constructors are relocatable.
  55  *
  56  * This property can be used in a variety of optimizations. Currently
  57  * fbvector uses this property intensively.
  58  *
  59  * The default conservatively assumes the type is not
  60  * relocatable. Several specializations are defined for known
  61  * types. You may want to add your own specializations. Do so in
  62  * namespace folly and make sure you keep the specialization of
  63  * IsRelocatable<SomeStruct> in the same header as SomeStruct.
  64  *
  65  * You may also declare a type to be relocatable by including
  66  *    `typedef std::true_type IsRelocatable;`
  67  * in the class header.
  68  *
  69  * It may be unset in a base class by overriding the typedef to false_type.
  70  */
  71 /*
  72  * IsTriviallyCopyable describes the value semantics property. C++11 contains
  73  * the type trait is_trivially_copyable; however, it is not yet implemented
  74  * in gcc (as of 4.7.1), and the user may wish to specify otherwise.
  75  */
  76 /*
  77  * IsZeroInitializable describes the property that default construction is the
  78  * same as memset(dst, 0, sizeof(T)).
  79  */
  80
  81 namespace traits_detail {
  82
  83 #define FOLLY_HAS_TRUE_XXX(name)                          \
  84   BOOST_MPL_HAS_XXX_TRAIT_DEF(name);                      \
  85   template <class T> struct name ## _is_true              \
  86     : std::is_same<typename T::name, std::true_type> {};  \
  87   template <class T> struct has_true_ ## name             \
  88     : std::conditional<                                   \
  89         has_ ## name <T>::value,                          \
  90         name ## _is_true<T>,                              \
  91         std::false_type                                   \
  92       >:: type {};
  93
  94 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsRelocatable)
  95 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsZeroInitializable)
  96 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsTriviallyCopyable)
  97
  98 #undef FOLLY_HAS_TRUE_XXX
  99 }
 100
 101 template <class T> struct IsTriviallyCopyable
 102   : std::integral_constant<bool,
 103       !std::is_class<T>::value ||
 104       // TODO: add alternate clause is_trivially_copyable, when available
 105       traits_detail::has_true_IsTriviallyCopyable<T>::value
 106     > {};
 107
 108 template <class T> struct IsRelocatable
 109   : std::integral_constant<bool,
 110       !std::is_class<T>::value ||
 111       // TODO add this line (and some tests for it) when we upgrade to gcc 4.7
 112       //std::is_trivially_move_constructible<T>::value ||
 113       IsTriviallyCopyable<T>::value ||
 114       traits_detail::has_true_IsRelocatable<T>::value
 115     > {};
 116
 117 template <class T> struct IsZeroInitializable
 118   : std::integral_constant<bool,
 119       !std::is_class<T>::value ||
 120       traits_detail::has_true_IsZeroInitializable<T>::value
 121     > {};
 122
 123 } // namespace folly
 124
 125 /**
 126  * Use this macro ONLY inside namespace folly. When using it with a
 127  * regular type, use it like this:
 128  *
 129  * // Make sure you're at namespace ::folly scope
 130  * template<> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(MyType)
 131  *
 132  * When using it with a template type, use it like this:
 133  *
 134  * // Make sure you're at namespace ::folly scope
 135  * template<class T1, class T2>
 136  * FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(MyType<T1, T2>)
 137  */
 138 #define FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(...) \
 139   struct IsRelocatable<  __VA_ARGS__ > : std::true_type {};
 140
 141 /**
 142  * Use this macro ONLY inside namespace boost. When using it with a
 143  * regular type, use it like this:
 144  *
 145  * // Make sure you're at namespace ::boost scope
 146  * template<> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(MyType)
 147  *
 148  * When using it with a template type, use it like this:
 149  *
 150  * // Make sure you're at namespace ::boost scope
 151  * template<class T1, class T2>
 152  * FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(MyType<T1, T2>)
 153  */
 154 #define FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(...) \
 155   struct has_nothrow_constructor<  __VA_ARGS__ > : ::boost::true_type {};
 156
 157 /**
 158  * The FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE* macros below encode two
 159  * assumptions: first, that the type is relocatable per IsRelocatable
 160  * above, and that it has a nothrow constructor. Most types can be
 161  * assumed to satisfy both conditions, but it is the responsibility of
 162  * the user to state that assumption. User-defined classes will not
 163  * work with fbvector (see FBVector.h) unless they state this
 164  * combination of properties.
 165  *
 166  * Use FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE with regular types like this:
 167  *
 168  * FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE(MyType)
 169  *
 170  * The versions FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1, _2, _3, and _4
 171  * allow using the macro for describing templatized classes with 1, 2,
 172  * 3, and 4 template parameters respectively. For template classes
 173  * just use the macro with the appropriate number and pass the name of
 174  * the template to it. Example:
 175  *
 176  * template <class T1, class T2> class MyType { ... };
 177  * ...
 178  * // Make sure you're at global scope
 179  * FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(MyType)
 180  */
 181
 182 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 183 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE(...)                           \
 184   namespace folly { template<> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__) }   \
 185   namespace boost { \
 186   template<> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__) }
 187 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 188 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(...)                         \
 189   namespace folly {                                                     \
 190   template <class T1> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1>) }       \
 191     namespace boost {                                                   \
 192     template <class T1> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1>) }
 193 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 194 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(...)                 \
 195   namespace folly {                                             \
 196   template <class T1, class T2>                                 \
 197   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2>) }               \
 198     namespace boost {                                           \
 199     template <class T1, class T2>                               \
 200     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2>) }
 201 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 202 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_3(...)                         \
 203   namespace folly {                                                     \
 204   template <class T1, class T2, class T3>                               \
 205   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2, T3>) }                   \
 206     namespace boost {                                                   \
 207     template <class T1, class T2, class T3>                             \
 208     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2, T3>) }
 209 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 210 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_4(...)                         \
 211   namespace folly {                                                     \
 212   template <class T1, class T2, class T3, class T4>                     \
 213   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2, T3, T4>) }               \
 214     namespace boost {                                                   \
 215     template <class T1, class T2, class T3, class T4>                   \
 216     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2, T3, T4>) }
 217
 218 /**
 219  * Instantiate FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE for a few types. It is
 220  * safe to assume that pair is compatible if both of its components
 221  * are. Furthermore, all STL containers can be assumed to comply,
 222  * although that is not guaranteed by the standard.
 223  */
 224
 225 namespace std {
 226
 227 template <class T, class U>
 228   struct pair;
 229 #ifndef _GLIBCXX_USE_FB
 230 template <class T, class R, class A>
 231   class basic_string;
 232 #else
 233 template <class T, class R, class A, class S>
 234   class basic_string;
 235 #endif
 236 template <class T, class A>
 237   class vector;
 238 template <class T, class A>
 239   class deque;
 240 template <class T, class A>
 241   class list;
 242 template <class T, class C, class A>
 243   class set;
 244 template <class K, class V, class C, class A>
 245   class map;
 246 template <class T>
 247   class shared_ptr;
 248
 249 }
 250
 251 namespace boost {
 252
 253 template <class T> class shared_ptr;
 254
 255 template <class T, class U>
 256 struct has_nothrow_constructor< std::pair<T, U> >
 257     : ::boost::mpl::and_< has_nothrow_constructor<T>,
 258                           has_nothrow_constructor<U> > {};
 259
 260 } // namespace boost
 261
 262 namespace folly {
 263
 264 // STL commonly-used types
 265 template <class T, class U>
 266 struct IsRelocatable<  std::pair<T, U> >
 267     : ::boost::mpl::and_< IsRelocatable<T>, IsRelocatable<U> > {};
 268
 269 // Is T one of T1, T2, ..., Tn?
 270 template <class T, class... Ts>
 271 struct IsOneOf {
 272   enum { value = false };
 273 };
 274
 275 template <class T, class T1, class... Ts>
 276 struct IsOneOf<T, T1, Ts...> {
 277   enum { value = std::is_same<T, T1>::value || IsOneOf<T, Ts...>::value };
 278 };
 279
 280 /*
 281  * Complementary type traits to check for a negative value.
 282  *
 283  * if(x < 0) yields an error in clang for unsigned types when -Werror is used
 284  */
 285
 286 namespace detail {
 287
 288 template <typename T, bool>
 289 struct is_negative_impl {
 290   constexpr static bool check(T x) { return x < 0; }
 291 };
 292
 293 template <typename T>
 294 struct is_negative_impl<T, false> {
 295   constexpr static bool check(T x) { return false; }
 296 };
 297
 298 } // namespace detail {
 299
 300 template <typename T>
 301 constexpr bool is_negative(T x) {
 302   return folly::detail::is_negative_impl<T, std::is_signed<T>::value>::check(x);
 303 }
 304
 305 } // namespace folly
 306
 307 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_3(std::basic_string);
 308 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::vector);
 309 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::list);
 310 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::deque);
 311 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_4(std::map);
 312 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_3(std::set);
 313 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::unique_ptr);
 314 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(std::shared_ptr);
 315 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(std::function);
 316
 317 // Boost
 318 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(boost::shared_ptr);
 319
 320 #define FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, cv_qual) \
 321   template <typename TTheClass_, typename RTheReturn_, typename... TTheArgs_> \
 322   class classname<TTheClass_, RTheReturn_(TTheArgs_...) cv_qual> { \
 323     template < \
 324       typename UTheClass_, RTheReturn_ (UTheClass_::*)(TTheArgs_...) cv_qual \
 325     > struct sfinae {}; \
 326     template <typename UTheClass_> \
 327     constexpr static bool test(sfinae<UTheClass_, &UTheClass_::func_name>*) \
 328     { return true; } \
 329     template <typename> \
 330     constexpr static bool test(...) { return false; } \
 331   public: \
 332     constexpr static bool value = test<TTheClass_>(nullptr); \
 333   }
 334
 335 /*
 336  * The FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS is used to create traits
 337  * classes that check for the existence of a member function with
 338  * a given name and signature. It currently does not support
 339  * checking for inherited members.
 340  *
 341  * Such classes receive two template parameters: the class to be checked
 342  * and the signature of the member function. A static boolean field
 343  * named `value` (which is also constexpr) tells whether such member
 344  * function exists.
 345  *
 346  * Each traits class created is bound only to the member name, not to
 347  * its signature nor to the type of the class containing it.
 348  *
 349  * Say you need to know if a given class has a member function named
 350  * `test` with the following signature:
 351  *
 352  *    int test() const;
 353  *
 354  * You'd need this macro to create a traits class to check for a member
 355  * named `test`, and then use this traits class to check for the signature:
 356  *
 357  * namespace {
 358  *
 359  * FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS(has_test_traits, test);
 360  *
 361  * } // unnamed-namespace
 362  *
 363  * void some_func() {
 364  *   cout << "Does class Foo have a member int test() const? "
 365  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int() const>::value;
 366  * }
 367  *
 368  * You can use the same traits class to test for a completely different
 369  * signature, on a completely different class, as long as the member name
 370  * is the same:
 371  *
 372  * void some_func() {
 373  *   cout << "Does class Foo have a member int test()? "
 374  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int()>::value;
 375  *   cout << "Does class Foo have a member int test() const? "
 376  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int() const>::value;
 377  *   cout << "Does class Bar have a member double test(const string&, long)? "
 378  *     << boolalpha << has_test_traits<Bar, double(const string&, long)>::value;
 379  * }
 380  */
 381 #define FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS(classname, func_name) \
 382   template <typename, typename> class classname; \
 383   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, ); \
 384   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, const); \
 385   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, volatile); \
 386   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, volatile const)
 387
 388 #endif //FOLLY_BASE_TRAITS_H_