folly/Traits.h

   1 /*
   2  * Copyright 2016 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 #pragma once
  20
  21 #include <memory>
  22 #include <limits>
  23 #include <type_traits>
  24 #include <functional>
  25
  26 #include <folly/Portability.h>
  27
  28 // libc++ doesn't provide this header, nor does msvc
  29 #ifdef FOLLY_HAVE_BITS_CXXCONFIG_H
  30 // This file appears in two locations: inside fbcode and in the
  31 // libstdc++ source code (when embedding fbstring as std::string).
  32 // To aid in this schizophrenic use, two macros are defined in
  33 // c++config.h:
  34 //   _LIBSTDCXX_FBSTRING - Set inside libstdc++.  This is useful to
  35 //      gate use inside fbcode v. libstdc++
  36 #include <bits/c++config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <boost/type_traits.hpp>
  40 #include <boost/mpl/and.hpp>
  41 #include <boost/mpl/has_xxx.hpp>
  42 #include <boost/mpl/not.hpp>
  43
  44 namespace folly {
  45
  46 /**
  47  * IsRelocatable<T>::value describes the ability of moving around
  48  * memory a value of type T by using memcpy (as opposed to the
  49  * conservative approach of calling the copy constructor and then
  50  * destroying the old temporary. Essentially for a relocatable type,
  51  * the following two sequences of code should be semantically
  52  * equivalent:
  53  *
  54  * void move1(T * from, T * to) {
  55  *   new(to) T(from);
  56  *   (*from).~T();
  57  * }
  58  *
  59  * void move2(T * from, T * to) {
  60  *   memcpy(to, from, sizeof(T));
  61  * }
  62  *
  63  * Most C++ types are relocatable; the ones that aren't would include
  64  * internal pointers or (very rarely) would need to update remote
  65  * pointers to pointers tracking them. All C++ primitive types and
  66  * type constructors are relocatable.
  67  *
  68  * This property can be used in a variety of optimizations. Currently
  69  * fbvector uses this property intensively.
  70  *
  71  * The default conservatively assumes the type is not
  72  * relocatable. Several specializations are defined for known
  73  * types. You may want to add your own specializations. Do so in
  74  * namespace folly and make sure you keep the specialization of
  75  * IsRelocatable<SomeStruct> in the same header as SomeStruct.
  76  *
  77  * You may also declare a type to be relocatable by including
  78  *    `typedef std::true_type IsRelocatable;`
  79  * in the class header.
  80  *
  81  * It may be unset in a base class by overriding the typedef to false_type.
  82  */
  83 /*
  84  * IsTriviallyCopyable describes the value semantics property. C++11 contains
  85  * the type trait is_trivially_copyable; however, it is not yet implemented
  86  * in gcc (as of 4.7.1), and the user may wish to specify otherwise.
  87  */
  88 /*
  89  * IsZeroInitializable describes the property that default construction is the
  90  * same as memset(dst, 0, sizeof(T)).
  91  */
  92
  93 namespace traits_detail {
  94
  95 #define FOLLY_HAS_TRUE_XXX(name)                          \
  96   BOOST_MPL_HAS_XXX_TRAIT_DEF(name);                      \
  97   template <class T> struct name ## _is_true              \
  98     : std::is_same<typename T::name, std::true_type> {};  \
  99   template <class T> struct has_true_ ## name             \
 100     : std::conditional<                                   \
 101         has_ ## name <T>::value,                          \
 102         name ## _is_true<T>,                              \
 103         std::false_type                                   \
 104       >:: type {};
 105
 106 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsRelocatable)
 107 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsZeroInitializable)
 108 FOLLY_HAS_TRUE_XXX(IsTriviallyCopyable)
 109
 110 #undef FOLLY_HAS_TRUE_XXX
 111 }
 112
 113 template <class T> struct IsTriviallyCopyable
 114   : std::integral_constant<bool,
 115       !std::is_class<T>::value ||
 116       // TODO: add alternate clause is_trivially_copyable, when available
 117       traits_detail::has_true_IsTriviallyCopyable<T>::value
 118     > {};
 119
 120 template <class T> struct IsRelocatable
 121   : std::integral_constant<bool,
 122       !std::is_class<T>::value ||
 123       // TODO add this line (and some tests for it) when we upgrade to gcc 4.7
 124       //std::is_trivially_move_constructible<T>::value ||
 125       IsTriviallyCopyable<T>::value ||
 126       traits_detail::has_true_IsRelocatable<T>::value
 127     > {};
 128
 129 template <class T> struct IsZeroInitializable
 130   : std::integral_constant<bool,
 131       !std::is_class<T>::value ||
 132       traits_detail::has_true_IsZeroInitializable<T>::value
 133     > {};
 134
 135 } // namespace folly
 136
 137 /**
 138  * Use this macro ONLY inside namespace folly. When using it with a
 139  * regular type, use it like this:
 140  *
 141  * // Make sure you're at namespace ::folly scope
 142  * template<> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(MyType)
 143  *
 144  * When using it with a template type, use it like this:
 145  *
 146  * // Make sure you're at namespace ::folly scope
 147  * template<class T1, class T2>
 148  * FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(MyType<T1, T2>)
 149  */
 150 #define FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(...) \
 151   struct IsRelocatable<  __VA_ARGS__ > : std::true_type {};
 152
 153 /**
 154  * Use this macro ONLY inside namespace boost. When using it with a
 155  * regular type, use it like this:
 156  *
 157  * // Make sure you're at namespace ::boost scope
 158  * template<> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(MyType)
 159  *
 160  * When using it with a template type, use it like this:
 161  *
 162  * // Make sure you're at namespace ::boost scope
 163  * template<class T1, class T2>
 164  * FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(MyType<T1, T2>)
 165  */
 166 #define FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(...) \
 167   struct has_nothrow_constructor<  __VA_ARGS__ > : ::boost::true_type {};
 168
 169 /**
 170  * The FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE* macros below encode two
 171  * assumptions: first, that the type is relocatable per IsRelocatable
 172  * above, and that it has a nothrow constructor. Most types can be
 173  * assumed to satisfy both conditions, but it is the responsibility of
 174  * the user to state that assumption. User-defined classes will not
 175  * work with fbvector (see FBVector.h) unless they state this
 176  * combination of properties.
 177  *
 178  * Use FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE with regular types like this:
 179  *
 180  * FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE(MyType)
 181  *
 182  * The versions FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1, _2, _3, and _4
 183  * allow using the macro for describing templatized classes with 1, 2,
 184  * 3, and 4 template parameters respectively. For template classes
 185  * just use the macro with the appropriate number and pass the name of
 186  * the template to it. Example:
 187  *
 188  * template <class T1, class T2> class MyType { ... };
 189  * ...
 190  * // Make sure you're at global scope
 191  * FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(MyType)
 192  */
 193
 194 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 195 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE(...)                           \
 196   namespace folly { template<> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__) }   \
 197   namespace boost { \
 198   template<> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__) }
 199 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 200 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(...)                         \
 201   namespace folly {                                                     \
 202   template <class T1> FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1>) }       \
 203     namespace boost {                                                   \
 204     template <class T1> FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1>) }
 205 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 206 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(...)                 \
 207   namespace folly {                                             \
 208   template <class T1, class T2>                                 \
 209   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2>) }               \
 210     namespace boost {                                           \
 211     template <class T1, class T2>                               \
 212     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2>) }
 213 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 214 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_3(...)                         \
 215   namespace folly {                                                     \
 216   template <class T1, class T2, class T3>                               \
 217   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2, T3>) }                   \
 218     namespace boost {                                                   \
 219     template <class T1, class T2, class T3>                             \
 220     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2, T3>) }
 221 // Use this macro ONLY at global level (no namespace)
 222 #define FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_4(...)                         \
 223   namespace folly {                                                     \
 224   template <class T1, class T2, class T3, class T4>                     \
 225   FOLLY_ASSUME_RELOCATABLE(__VA_ARGS__<T1, T2, T3, T4>) }               \
 226     namespace boost {                                                   \
 227     template <class T1, class T2, class T3, class T4>                   \
 228     FOLLY_ASSUME_HAS_NOTHROW_CONSTRUCTOR(__VA_ARGS__<T1, T2, T3, T4>) }
 229
 230 /**
 231  * Instantiate FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE for a few types. It is
 232  * safe to assume that pair is compatible if both of its components
 233  * are. Furthermore, all STL containers can be assumed to comply,
 234  * although that is not guaranteed by the standard.
 235  */
 236
 237 FOLLY_NAMESPACE_STD_BEGIN
 238
 239 template <class T, class U>
 240   struct pair;
 241 #ifndef _GLIBCXX_USE_FB
 242 FOLLY_GLIBCXX_NAMESPACE_CXX11_BEGIN
 243 template <class T, class R, class A>
 244   class basic_string;
 245 FOLLY_GLIBCXX_NAMESPACE_CXX11_END
 246 #else
 247 template <class T, class R, class A, class S>
 248   class basic_string;
 249 #endif
 250 template <class T, class A>
 251   class vector;
 252 template <class T, class A>
 253   class deque;
 254 FOLLY_GLIBCXX_NAMESPACE_CXX11_BEGIN
 255 template <class T, class A>
 256   class list;
 257 FOLLY_GLIBCXX_NAMESPACE_CXX11_END
 258 template <class T, class C, class A>
 259   class set;
 260 template <class K, class V, class C, class A>
 261   class map;
 262 template <class T>
 263   class shared_ptr;
 264
 265 FOLLY_NAMESPACE_STD_END
 266
 267 namespace boost {
 268
 269 template <class T> class shared_ptr;
 270
 271 template <class T, class U>
 272 struct has_nothrow_constructor< std::pair<T, U> >
 273     : ::boost::mpl::and_< has_nothrow_constructor<T>,
 274                           has_nothrow_constructor<U> > {};
 275
 276 } // namespace boost
 277
 278 namespace folly {
 279
 280 // STL commonly-used types
 281 template <class T, class U>
 282 struct IsRelocatable<  std::pair<T, U> >
 283     : ::boost::mpl::and_< IsRelocatable<T>, IsRelocatable<U> > {};
 284
 285 // Is T one of T1, T2, ..., Tn?
 286 template <class T, class... Ts>
 287 struct IsOneOf {
 288   enum { value = false };
 289 };
 290
 291 template <class T, class T1, class... Ts>
 292 struct IsOneOf<T, T1, Ts...> {
 293   enum { value = std::is_same<T, T1>::value || IsOneOf<T, Ts...>::value };
 294 };
 295
 296 /*
 297  * Complementary type traits for integral comparisons.
 298  *
 299  * For instance, `if(x < 0)` yields an error in clang for unsigned types
 300  *  when -Werror is used due to -Wtautological-compare
 301  *
 302  *
 303  * @author: Marcelo Juchem <marcelo@fb.com>
 304  */
 305
 306 namespace detail {
 307
 308 template <typename T, bool>
 309 struct is_negative_impl {
 310   constexpr static bool check(T x) { return x < 0; }
 311 };
 312
 313 template <typename T>
 314 struct is_negative_impl<T, false> {
 315   constexpr static bool check(T) { return false; }
 316 };
 317
 318 // folly::to integral specializations can end up generating code
 319 // inside what are really static ifs (not executed because of the templated
 320 // types) that violate -Wsign-compare so suppress them in order to not prevent
 321 // all calling code from using it.
 322 #pragma GCC diagnostic push
 323 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wsign-compare"
 324
 325 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 326 bool less_than_impl(LHS const lhs) {
 327   return
 328     rhs > std::numeric_limits<LHS>::max() ? true :
 329     rhs <= std::numeric_limits<LHS>::min() ? false :
 330     lhs < rhs;
 331 }
 332
 333 #pragma GCC diagnostic pop
 334
 335 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 336 bool greater_than_impl(LHS const lhs) {
 337   return
 338     rhs > std::numeric_limits<LHS>::max() ? false :
 339     rhs < std::numeric_limits<LHS>::min() ? true :
 340     lhs > rhs;
 341 }
 342
 343 } // namespace detail {
 344
 345 // same as `x < 0`
 346 template <typename T>
 347 constexpr bool is_negative(T x) {
 348   return folly::detail::is_negative_impl<T, std::is_signed<T>::value>::check(x);
 349 }
 350
 351 // same as `x <= 0`
 352 template <typename T>
 353 constexpr bool is_non_positive(T x) { return !x || folly::is_negative(x); }
 354
 355 // same as `x > 0`
 356 template <typename T>
 357 constexpr bool is_positive(T x) { return !is_non_positive(x); }
 358
 359 // same as `x >= 0`
 360 template <typename T>
 361 constexpr bool is_non_negative(T x) {
 362   return !x || is_positive(x);
 363 }
 364
 365 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 366 bool less_than(LHS const lhs) {
 367   return detail::less_than_impl<
 368     RHS, rhs, typename std::remove_reference<LHS>::type
 369   >(lhs);
 370 }
 371
 372 template <typename RHS, RHS rhs, typename LHS>
 373 bool greater_than(LHS const lhs) {
 374   return detail::greater_than_impl<
 375     RHS, rhs, typename std::remove_reference<LHS>::type
 376   >(lhs);
 377 }
 378
 379 /**
 380  * Like std::piecewise_construct, a tag type & instance used for in-place
 381  * construction of non-movable contained types, e.g. by Synchronized.
 382  */
 383 struct construct_in_place_t {};
 384 constexpr construct_in_place_t construct_in_place{};
 385
 386 } // namespace folly
 387
 388 // gcc-5.0 changed string's implementation in libgcc to be non-relocatable
 389 #if __GNUC__ < 5
 390 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_3(std::basic_string);
 391 #endif
 392 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::vector);
 393 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::list);
 394 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::deque);
 395 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_2(std::unique_ptr);
 396 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(std::shared_ptr);
 397 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(std::function);
 398
 399 // Boost
 400 FOLLY_ASSUME_FBVECTOR_COMPATIBLE_1(boost::shared_ptr);
 401
 402 #define FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_TYPE_TRAITS(classname, type_name) \
 403   template <typename T> \
 404   struct classname { \
 405     template <typename C> \
 406     constexpr static bool test(typename C::type_name*) { return true; } \
 407     template <typename> \
 408     constexpr static bool test(...) { return false; } \
 409     constexpr static bool value = test<T>(nullptr); \
 410   }
 411
 412 #define FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, cv_qual) \
 413   template <typename TTheClass_, typename RTheReturn_, typename... TTheArgs_> \
 414   class classname<TTheClass_, RTheReturn_(TTheArgs_...) cv_qual> { \
 415     template < \
 416       typename UTheClass_, RTheReturn_ (UTheClass_::*)(TTheArgs_...) cv_qual \
 417     > struct sfinae {}; \
 418     template <typename UTheClass_> \
 419     constexpr static bool test(sfinae<UTheClass_, &UTheClass_::func_name>*) \
 420     { return true; } \
 421     template <typename> \
 422     constexpr static bool test(...) { return false; } \
 423   public: \
 424     constexpr static bool value = test<TTheClass_>(nullptr); \
 425   }
 426
 427 /*
 428  * The FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS is used to create traits
 429  * classes that check for the existence of a member function with
 430  * a given name and signature. It currently does not support
 431  * checking for inherited members.
 432  *
 433  * Such classes receive two template parameters: the class to be checked
 434  * and the signature of the member function. A static boolean field
 435  * named `value` (which is also constexpr) tells whether such member
 436  * function exists.
 437  *
 438  * Each traits class created is bound only to the member name, not to
 439  * its signature nor to the type of the class containing it.
 440  *
 441  * Say you need to know if a given class has a member function named
 442  * `test` with the following signature:
 443  *
 444  *    int test() const;
 445  *
 446  * You'd need this macro to create a traits class to check for a member
 447  * named `test`, and then use this traits class to check for the signature:
 448  *
 449  * namespace {
 450  *
 451  * FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS(has_test_traits, test);
 452  *
 453  * } // unnamed-namespace
 454  *
 455  * void some_func() {
 456  *   cout << "Does class Foo have a member int test() const? "
 457  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int() const>::value;
 458  * }
 459  *
 460  * You can use the same traits class to test for a completely different
 461  * signature, on a completely different class, as long as the member name
 462  * is the same:
 463  *
 464  * void some_func() {
 465  *   cout << "Does class Foo have a member int test()? "
 466  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int()>::value;
 467  *   cout << "Does class Foo have a member int test() const? "
 468  *     << boolalpha << has_test_traits<Foo, int() const>::value;
 469  *   cout << "Does class Bar have a member double test(const string&, long)? "
 470  *     << boolalpha << has_test_traits<Bar, double(const string&, long)>::value;
 471  * }
 472  *
 473  * @author: Marcelo Juchem <marcelo@fb.com>
 474  */
 475 #define FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS(classname, func_name) \
 476   template <typename, typename> class classname; \
 477   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, ); \
 478   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL(classname, func_name, const); \
 479   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL( \
 480       classname, func_name, /* nolint */ volatile); \
 481   FOLLY_CREATE_HAS_MEMBER_FN_TRAITS_IMPL( \
 482       classname, func_name, /* nolint */ volatile const)