folly/Traits.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 // @author: Andrei Alexandrescu
  18
  19 #ifndef FOLLY_BASE_TRAITS_H_
  20 #define FOLLY_BASE_TRAITS_H_
  21
  22 #include <memory>
  23 #include <limits>
  24 #include <type_traits>
  25 #include <functional>
  26
  27 #include <folly/Portability.h>
  28
  29 // libc++ doesn't provide this header, nor does msvc
  30 #ifdef FOLLY_HAVE_BITS_CXXCONFIG_H
  31 // This file appears in two locations: inside fbcode and in the
  32 // libstdc++ source code (when embedding fbstring as std::string).
  33 // To aid in this schizophrenic use, two macros are defined in
  34 // c++config.h:
  35 //   _LIBSTDCXX_FBSTRING - Set inside libstdc++.  This is useful to
  36 //      gate use inside fbcode v. libstdc++
  37 #include <bits/c++config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <boost/type_traits.hpp>
  41 #include <boost/mpl/and.hpp>
  42 #include <boost/mpl/has_xxx.hpp>
  43 #include <boost/mpl/not.hpp>
  44
  45 namespace folly {
  46
  47 /**
  48  * IsRelocatable<T>::value describes the ability of moving around
  49  * memory a value of type T by using memcpy (as opposed to the
  50  * conservative approach of calling the copy constructor and then
  51  * destroying the old temporary. Essentially for a relocatable type,
  52  * the following two sequences of code should be semantically
  53  * equivalent:
  54  *
  55  * void move1(T * from, T * to) {
  56  *   new(to) T(from);
  57  *   (*from).~T();
  58  * }
  59  *
  60  * void move2(T * from, T * to) {
  61  *   memcpy(to, from, sizeof(T));
  62  * }
  63  *
  64  * Most C++ types are relocatable; the ones that aren't would include
  65  * internal pointers or (very rarely) would need to update remote
  66  * pointers to pointers tracking them. All C++ primitive types and
  67  * type constructors are relocatable.
  68  *
  69  * This property can be used in a variety of optimizations. Currently
  70  * fbvector uses this property intensively.
  71  *
  72  * The default conservatively assumes the type is not
  73  * relocatable. Several specializations are defined for known
  74  * types. You may want to add your own specializations. Do so in
  75  * namespace folly and make sure you keep the specialization of
  76  * IsRelocatable<SomeStruct> in the same header as SomeStruct.
  77  *
  78  * You may also declare a type to be relocatable by including
  79  *    `typedef std::true_type IsRelocatable;`
  80  * in the class header.
  81  *
  82  * It may be unset in a base class by overriding the typedef to false_type.
  83  */
  84 /*
  85  * IsTriviallyCopyable describes the value semantics property. C++11 contains
  86  * the type trait is_trivially_copyable; however, it is not yet implemented
  87  * in gcc (as of 4.7.1), and the user may wish to specify otherwise.
  88  */
  89 /*
  90  * IsZeroInitializable describes the property that default construction is the
  91  * same as memset(dst, 0, sizeof(T)).
  92  */
  93
  94 namespace traits_detail {
  95
  96 #define FOLLY_HAS_TRUE_XXX(name)                          \
  97   BOOST_MPL_HAS_XXX_TRAIT_DEF(name);                      \
  98   template <class T> struct name ## _is_true              \
  99     : std::is_same<typename T::name, std::true_type> {};  \
 100   template <class T> struct has_true_ ## name             \
 101     : std::conditional<                                   \
 102         has_ ## name <T>::value,                          \
 103         name ## _is_true<T>,                              \
 104         std::false_type                                   \
 105       >:: type {};
 106
 107 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsRelocatable)
 108 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsZeroInitializable)
 109 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsTriviallyCopyable)
 110
 111 #undef FOLLY_HAS_TRUE_XXX
 112 }
 113
 114 template <class T> struct IsTriviallyCopyable
 115   : std::integral_constant<bool,
 116       !std::is_class<T>::value ||
 117       // TODO: add alternate clause is_trivially_copyable, when available
 118       traits_detail::has_true_IsTriviallyCopyable<T>::value
 119     > {};
 120
 121 template <class T> struct IsRelocatable
 122   : std::integral_constant<bool,
 123       !std::is_class<T>::value ||
 124       // TODO add this line (and some tests for it) when we upgrade to gcc 4.7
 125       //std::is_trivially_move_constructible<T>::value ||
 126       IsTriviallyCopyable<T>::value ||
 127       traits_detail::has_true_IsRelocatable<T>::value
 128     > {};
 129
 130 template <class T> struct IsZeroInitializable
 131   : std::integral_constant<bool,
 132       !std::is_class<T>::value ||
 133       traits_detail::has_true_IsZeroInitializable<T>::value
 134     > {};
 135
 136 } // namespace folly
 137
 138 /**
 139  * Use this macro ONLY inside namespace folly. When using it with a
 140  * regular type, use it like this:
 141  *
 142  * // Make sure you're at namespace ::folly scope
 143  * template<> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(MyType)
 144  *
 145  * When using it with a template type, use it like this:
 146  *
 147  * // Make sure you're at namespace ::folly scope
 148  * template<class T1, class T2>
 149  * FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(MyType<T1, T2>)
 150  */
 151 #define FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(...) \
 152   struct IsRelocatable<  __VA_ARGS__ > : std::true_type {};
 153
 154 /**
 155  * Use this macro ONLY inside namespace boost. When using it with a
 156  * regular type, use it like this:
 157  *
 158  * // Make sure you're at namespace ::boost scope
 159  * template<> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(MyType)
 160  *
 161  * When using it with a template type, use it like this:
 162  *
 163  * // Make sure you're at namespace ::boost scope
 164  * template<class T1, class T2>
 165  * FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(MyType<T1, T2>)
 166  */
 167 #define FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(...) \
 168   struct has_nothrow_constructor<  __VA_ARGS__ > : ::boost::true_type {};
 169
 170 /**
 171  * The FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE* macros below encode two
 172  * assumptions: first, that the type is relocatable per IsRelocatable
 173  * above, and that it has a nothrow constructor. Most types can be
 174  * assumed to satisfy both conditions, but it is the responsibility of
 175  * the user to state that assumption. User-defined classes will not
 176  * work with fbvector (see FBVector.h) unless they state this
 177  * combination of properties.
 178  *
 179  * Use FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE with regular types like this:
 180  *
 181  * FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE(MyType)
 182  *
 183  * The versions FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1, _2, _3, and _4
 184  * allow using the macro for describing templatized classes with 1, 2,
 185  * 3, and 4 template parameters respectively. For template classes
 186  * just use the macro with the appropriate number and pass the name of
 187  * the template to it. Example:
 188  *
 189  * template <class T1, class T2> class MyType { ... };
 190  * ...
 191  * // Make sure you're at global scope
 192  * FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(MyType)
 193  */
 194
 195 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 196 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE(...)                           \
 197   namespace folly { template<> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__) }   \
 198   namespace boost { \
 199   template<> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__) }
 200 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 201 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(...)                         \
 202   namespace folly {                                                     \
 203   template <class T1> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1>) }       \
 204     namespace boost {                                                   \
 205     template <class T1> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1>) }
 206 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 207 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(...)                 \
 208   namespace folly {                                             \
 209   template <class T1, class T2>                                 \
 210   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2>) }               \
 211     namespace boost {                                           \
 212     template <class T1, class T2>                               \
 213     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2>) }
 214 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 215 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_3(...)                         \
 216   namespace folly {                                                     \
 217   template <class T1, class T2, class T3>                               \
 218   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2, T3>) }                   \
 219     namespace boost {                                                   \
 220     template <class T1, class T2, class T3>                             \
 221     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2, T3>) }
 222 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 223 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_4(...)                         \
 224   namespace folly {                                                     \
 225   template <class T1, class T2, class T3, class T4>                     \
 226   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2, T3, T4>) }               \
 227     namespace boost {                                                   \
 228     template <class T1, class T2, class T3, class T4>                   \
 229     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2, T3, T4>) }
 230
 231 /**
 232  * Instantiate FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE for a few types. It is
 233  * safe to assume that pair is compatible if both of its components
 234  * are. Furthermore, all STL containers can be assumed to comply,
 235  * although that is not guaranteed by the standard.
 236  */
 237
 238 FOLLY_NAMESPACE_STD_BEGIN
 239
 240 template <class T, class U>
 241   struct pair;
 242 #ifndef _GLIBCXX_USE_FB
 243 template <class T, class R, class A>
 244   class basic_string;
 245 #else
 246 template <class T, class R, class A, class S>
 247   class basic_string;
 248 #endif
 249 template <class T, class A>
 250   class vector;
 251 template <class T, class A>
 252   class deque;
 253 template <class T, class A>
 254   class list;
 255 template <class T, class C, class A>
 256   class set;
 257 template <class K, class V, class C, class A>
 258   class map;
 259 template <class T>
 260   class shared_ptr;
 261
 262 FOLLY_NAMESPACE_STD_END
 263
 264 namespace boost {
 265
 266 template <class T> class shared_ptr;
 267
 268 template <class T, class U>
 269 struct has_nothrow_constructor< std::pair<T, U> >
 270     : ::boost::mpl::and_< has_nothrow_constructor<T>,
 271                           has_nothrow_constructor<U> > {};
 272
 273 } // namespace boost
 274
 275 namespace folly {
 276
 277 // STL commonly-used types
 278 template <class T, class U>
 279 struct IsRelocatable<  std::pair<T, U> >
 280     : ::boost::mpl::and_< IsRelocatable<T>, IsRelocatable<U> > {};
 281
 282 // Is T one of T1, T2, ..., Tn?
 283 template <class T, class... Ts>
 284 struct IsOneOf {
 285   enum { value = false };
 286 };
 287
 288 template <class T, class T1, class... Ts>
 289 struct IsOneOf<T, T1, Ts...> {
 290   enum { value = std::is_same<T, T1>::value || IsOneOf<T, Ts...>::value };
 291 };
 292
 293 /**
 294  * A traits class to check for incomplete types.
 295  *
 296  * Example:
 297  *
 298  *  struct FullyDeclared {}; // complete type
 299  *  struct ForwardDeclared; // incomplete type
 300  *
 301  *  is_complete<int>::value // evaluates to true
 302  *  is_complete<FullyDeclared>::value // evaluates to true
 303  *  is_complete<ForwardDeclared>::value // evaluates to false
 304  *
 305  *  struct ForwardDeclared {}; // declared, at last
 306  *
 307  *  is_complete<ForwardDeclared>::value // now it evaluates to true
 308  *
 309  * @author: Marcelo Juchem <marcelo@fb.com>
 310  */
 311 template <typename T>
 312 class is_complete {
 313   template <unsigned long long> struct sfinae {};
 314   template <typename U>
 315   constexpr static bool test(sfinae<sizeof(U)>*) { return true; }
 316   template <typename> constexpr static bool test(...) { return false; }
 317 public:
 318   constexpr static bool value = test<T>(nullptr);
 319 };
 320
 321 /*
 322  * Complementary type traits for integral comparisons.
 323  *
 324  * For instance, `if(x < 0)` yields an error in clang for unsigned types
 325  *  when -Werror is used due to -Wtautological-compare
 326  *
 327  *
 328  * @author: Marcelo Juchem <marcelo@fb.com>
 329  */
 330
 331 namespace detail {
 332
 333 template <typename T, bool>
 334 struct is_negative_impl {
 335   constexpr static bool check(T x) { return x < 0; }
 336 };
 337
 338 template <typename T>
 339 struct is_negative_impl<T, false> {
 340   constexpr static bool check(T x) { return false; }
 341 };
 342
 343 // folly::to integral specializations can end up generating code
 344 // inside what are really static ifs (not executed because of the templated
 345 // types) that violate -Wsign-compare so suppress them in order to not prevent
 346 // all calling code from using it.
 347 #pragma GCC diagnostic push
 348 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wsign-compare"
 349
 350 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 351 bool less_than_impl(
 352   typename std::enable_if<
 353     (rhs <= std::numeric_limits<LHS>::max()
 354       && rhs > std::numeric_limits<LHS>::min()),
 355     LHS
 356   >::type const lhs
 357 ) {
 358   return lhs < rhs;
 359 }
 360
 361 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 362 bool less_than_impl(
 363   typename std::enable_if<
 364     (rhs > std::numeric_limits<LHS>::max()),
 365     LHS
 366   >::type const
 367 ) {
 368   return true;
 369 }
 370
 371 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 372 bool less_than_impl(
 373   typename std::enable_if<
 374     (rhs <= std::numeric_limits<LHS>::min()),
 375     LHS
 376   >::type const
 377 ) {
 378   return false;
 379 }
 380
 381 #pragma GCC diagnostic pop
 382
 383 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 384 bool greater_than_impl(
 385   typename std::enable_if<
 386     (rhs <= std::numeric_limits<LHS>::max()
 387       && rhs >= std::numeric_limits<LHS>::min()),
 388     LHS
 389   >::type const lhs
 390 ) {
 391   return lhs > rhs;
 392 }
 393
 394 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 395 bool greater_than_impl(
 396   typename std::enable_if<
 397     (rhs > std::numeric_limits<LHS>::max()),
 398     LHS
 399   >::type const
 400 ) {
 401   return false;
 402 }
 403
 404 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 405 bool greater_than_impl(
 406   typename std::enable_if<
 407     (rhs < std::numeric_limits<LHS>::min()),
 408     LHS
 409   >::type const
 410 ) {
 411   return true;
 412 }
 413
 414 } // namespace detail {
 415
 416 // same as `x < 0`
 417 template <typename T>
 418 constexpr bool is_negative(T x) {
 419   return folly::detail::is_negative_impl<T, std::is_signed<T>::value>::check(x);
 420 }
 421
 422 // same as `x <= 0`
 423 template <typename T>
 424 constexpr bool is_non_positive(T x) { return !x || folly::is_negative(x); }
 425
 426 // same as `x > 0`
 427 template <typename T>
 428 constexpr bool is_positive(T x) { return !is_non_positive(x); }
 429
 430 // same as `x >= 0`
 431 template <typename T>
 432 constexpr bool is_non_negative(T x) {
 433   return !x || is_positive(x);
 434 }
 435
 436 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 437 bool less_than(LHS const lhs) {
 438   return detail::less_than_impl<
 439     RHS, rhs, typename std::remove_reference<LHS>::type
 440   >(lhs);
 441 }
 442
 443 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 444 bool greater_than(LHS const lhs) {
 445   return detail::greater_than_impl<
 446     RHS, rhs, typename std::remove_reference<LHS>::type
 447   >(lhs);
 448 }
 449
 450 } // namespace folly
 451
 452 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_3(std::basic_string);
 453 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::vector);
 454 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::list);
 455 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::deque);
 456 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::unique_ptr);
 457 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(std::shared_ptr);
 458 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(std::function);
 459
 460 // Boost
 461 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(boost::shared_ptr);
 462
 463 #define FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, cv_qual) \
 464   template <typename TTheClass_, typename RTheReturn_, typename... TTheArgs_> \
 465   class classname<TTheClass_, RTheReturn_(TTheArgs_...) cv_qual> { \
 466     template < \
 467       typename UTheClass_, RTheReturn_ (UTheClass_::*)(TTheArgs_...) cv_qual \
 468     > struct sfinae {}; \
 469     template <typename UTheClass_> \
 470     constexpr static bool test(sfinae<UTheClass_, &UTheClass_::func_name>*) \
 471     { return true; } \
 472     template <typename> \
 473     constexpr static bool test(...) { return false; } \
 474   public: \
 475     constexpr static bool value = test<TTheClass_>(nullptr); \
 476   }
 477
 478 /*
 479  * The FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS is used to create traits
 480  * classes that check for the existence of a member function with
 481  * a given name and signature. It currently does not support
 482  * checking for inherited members.
 483  *
 484  * Such classes receive two template parameters: the class to be checked
 485  * and the signature of the member function. A static boolean field
 486  * named `value` (which is also constexpr) tells whether such member
 487  * function exists.
 488  *
 489  * Each traits class created is bound only to the member name, not to
 490  * its signature nor to the type of the class containing it.
 491  *
 492  * Say you need to know if a given class has a member function named
 493  * `test` with the following signature:
 494  *
 495  *    int test() const;
 496  *
 497  * You'd need this macro to create a traits class to check for a member
 498  * named `test`, and then use this traits class to check for the signature:
 499  *
 500  * namespace {
 501  *
 502  * FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS(has_test_traits, test);
 503  *
 504  * } // unnamed-namespace
 505  *
 506  * void some_func() {
 507  *   cout << "Does class Foo have a member int test() const? "
 508  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int() const>::value;
 509  * }
 510  *
 511  * You can use the same traits class to test for a completely different
 512  * signature, on a completely different class, as long as the member name
 513  * is the same:
 514  *
 515  * void some_func() {
 516  *   cout << "Does class Foo have a member int test()? "
 517  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int()>::value;
 518  *   cout << "Does class Foo have a member int test() const? "
 519  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int() const>::value;
 520  *   cout << "Does class Bar have a member double test(const string&, long)? "
 521  *     << boolalpha << has_test_traits<Bar, double(const string&, long)>::value;
 522  * }
 523  *
 524  * @author: Marcelo Juchem <marcelo@fb.com>
 525  */
 526 #define FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS(classname, func_name) \
 527   template <typename, typename> class classname; \
 528   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, ); \
 529   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, const); \
 530   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL( \
 531       classname, func_name, /* nolint */ volatile); \
 532   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL( \
 533       classname, func_name, /* nolint */ volatile const)
 534
 535 #endif //FOLLY_BASE_TRAITS_H_