RequestEventBaseCache -> IOObjectCache
[folly.git] / folly / io / IOBuf.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 #ifndef FOLLY_IO_IOBUF_H_
18 #define FOLLY_IO_IOBUF_H_
19
20 #include <glog/logging.h>
21 #include <atomic>
22 #include <cassert>
23 #include <cinttypes>
24 #include <cstddef>
25 #include <cstring>
26 #include <memory>
27 #include <limits>
28 #include <sys/uio.h>
29 #include <type_traits>
30
31 #include <boost/iterator/iterator_facade.hpp>
32
33 #include <folly/FBString.h>
34 #include <folly/Range.h>
35 #include <folly/FBVector.h>
36
37 // Ignore shadowing warnings within this file, so includers can use -Wshadow.
38 #pragma GCC diagnostic push
39 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wshadow"
40
41 namespace folly {
42
43 /**
44  * An IOBuf is a pointer to a buffer of data.
45  *
46  * IOBuf objects are intended to be used primarily for networking code, and are
47  * modelled somewhat after FreeBSD's mbuf data structure, and Linux's sk_buff
48  * structure.
49  *
50  * IOBuf objects facilitate zero-copy network programming, by allowing multiple
51  * IOBuf objects to point to the same underlying buffer of data, using a
52  * reference count to track when the buffer is no longer needed and can be
53  * freed.
54  *
55  *
56  * Data Layout
57  * -----------
58  *
59  * The IOBuf itself is a small object containing a pointer to the buffer and
60  * information about which segment of the buffer contains valid data.
61  *
62  * The data layout looks like this:
63  *
64  *  +-------+
65  *  | IOBuf |
66  *  +-------+
67  *   /
68  *  |
69  *  v
70  *  +------------+--------------------+-----------+
71  *  | headroom   |        data        |  tailroom |
72  *  +------------+--------------------+-----------+
73  *  ^            ^                    ^           ^
74  *  buffer()   data()               tail()      bufferEnd()
75  *
76  *  The length() method returns the length of the valid data; capacity()
77  *  returns the entire capacity of the buffer (from buffer() to bufferEnd()).
78  *  The headroom() and tailroom() methods return the amount of unused capacity
79  *  available before and after the data.
80  *
81  *
82  * Buffer Sharing
83  * --------------
84  *
85  * The buffer itself is reference counted, and multiple IOBuf objects may point
86  * to the same buffer.  Each IOBuf may point to a different section of valid
87  * data within the underlying buffer.  For example, if multiple protocol
88  * requests are read from the network into a single buffer, a separate IOBuf
89  * may be created for each request, all sharing the same underlying buffer.
90  *
91  * In other words, when multiple IOBufs share the same underlying buffer, the
92  * data() and tail() methods on each IOBuf may point to a different segment of
93  * the data.  However, the buffer() and bufferEnd() methods will point to the
94  * same location for all IOBufs sharing the same underlying buffer.
95  *
96  *       +-----------+     +---------+
97  *       |  IOBuf 1  |     | IOBuf 2 |
98  *       +-----------+     +---------+
99  *        |         | _____/        |
100  *   data |    tail |/    data      | tail
101  *        v         v               v
102  *  +-------------------------------------+
103  *  |     |         |               |     |
104  *  +-------------------------------------+
105  *
106  * If you only read data from an IOBuf, you don't need to worry about other
107  * IOBuf objects possibly sharing the same underlying buffer.  However, if you
108  * ever write to the buffer you need to first ensure that no other IOBufs point
109  * to the same buffer.  The unshare() method may be used to ensure that you
110  * have an unshared buffer.
111  *
112  *
113  * IOBuf Chains
114  * ------------
115  *
116  * IOBuf objects also contain pointers to next and previous IOBuf objects.
117  * This can be used to represent a single logical piece of data that its stored
118  * in non-contiguous chunks in separate buffers.
119  *
120  * A single IOBuf object can only belong to one chain at a time.
121  *
122  * IOBuf chains are always circular.  The "prev" pointer in the head of the
123  * chain points to the tail of the chain.  However, it is up to the user to
124  * decide which IOBuf is the head.  Internally the IOBuf code does not care
125  * which element is the head.
126  *
127  * The lifetime of all IOBufs in the chain are linked: when one element in the
128  * chain is deleted, all other chained elements are also deleted.  Conceptually
129  * it is simplest to treat this as if the head of the chain owns all other
130  * IOBufs in the chain.  When you delete the head of the chain, it will delete
131  * the other elements as well.  For this reason, prependChain() and
132  * appendChain() take ownership of of the new elements being added to this
133  * chain.
134  *
135  * When the coalesce() method is used to coalesce an entire IOBuf chain into a
136  * single IOBuf, all other IOBufs in the chain are eliminated and automatically
137  * deleted.  The unshare() method may coalesce the chain; if it does it will
138  * similarly delete all IOBufs eliminated from the chain.
139  *
140  * As discussed in the following section, it is up to the user to maintain a
141  * lock around the entire IOBuf chain if multiple threads need to access the
142  * chain.  IOBuf does not provide any internal locking.
143  *
144  *
145  * Synchronization
146  * ---------------
147  *
148  * When used in multithread programs, a single IOBuf object should only be used
149  * in a single thread at a time.  If a caller uses a single IOBuf across
150  * multiple threads the caller is responsible for using an external lock to
151  * synchronize access to the IOBuf.
152  *
153  * Two separate IOBuf objects may be accessed concurrently in separate threads
154  * without locking, even if they point to the same underlying buffer.  The
155  * buffer reference count is always accessed atomically, and no other
156  * operations should affect other IOBufs that point to the same data segment.
157  * The caller is responsible for using unshare() to ensure that the data buffer
158  * is not shared by other IOBufs before writing to it, and this ensures that
159  * the data itself is not modified in one thread while also being accessed from
160  * another thread.
161  *
162  * For IOBuf chains, no two IOBufs in the same chain should be accessed
163  * simultaneously in separate threads.  The caller must maintain a lock around
164  * the entire chain if the chain, or individual IOBufs in the chain, may be
165  * accessed by multiple threads.
166  *
167  *
168  * IOBuf Object Allocation
169  * -----------------------
170  *
171  * IOBuf objects themselves exist separately from the data buffer they point
172  * to.  Therefore one must also consider how to allocate and manage the IOBuf
173  * objects.
174  *
175  * It is more common to allocate IOBuf objects on the heap, using the create(),
176  * takeOwnership(), or wrapBuffer() factory functions.  The clone()/cloneOne()
177  * functions also return new heap-allocated IOBufs.  The createCombined()
178  * function allocates the IOBuf object and data storage space together, in a
179  * single memory allocation.  This can improve performance, particularly if you
180  * know that the data buffer and the IOBuf itself will have similar lifetimes.
181  *
182  * That said, it is also possible to allocate IOBufs on the stack or inline
183  * inside another object as well.  This is useful for cases where the IOBuf is
184  * short-lived, or when the overhead of allocating the IOBuf on the heap is
185  * undesirable.
186  *
187  * However, note that stack-allocated IOBufs may only be used as the head of a
188  * chain (or standalone as the only IOBuf in a chain).  All non-head members of
189  * an IOBuf chain must be heap allocated.  (All functions to add nodes to a
190  * chain require a std::unique_ptr<IOBuf>, which enforces this requrement.)
191  *
192  * Additionally, no copy-constructor or assignment operator currently exists,
193  * so stack-allocated IOBufs may only be moved, not copied.  (Technically
194  * nothing is preventing us from adding a copy constructor and assignment
195  * operator.  However, it seems like this would add the possibility for some
196  * confusion.  We would need to determine if these functions would copy just a
197  * single buffer, or the entire chain.)
198  *
199  *
200  * IOBuf Sharing
201  * -------------
202  *
203  * The IOBuf class manages sharing of the underlying buffer that it points to,
204  * maintaining a reference count if multiple IOBufs are pointing at the same
205  * buffer.
206  *
207  * However, it is the callers responsibility to manage sharing and ownership of
208  * IOBuf objects themselves.  The IOBuf structure does not provide room for an
209  * intrusive refcount on the IOBuf object itself, only the underlying data
210  * buffer is reference counted.  If users want to share the same IOBuf object
211  * between multiple parts of the code, they are responsible for managing this
212  * sharing on their own.  (For example, by using a shared_ptr.  Alternatively,
213  * users always have the option of using clone() to create a second IOBuf that
214  * points to the same underlying buffer.)
215  */
216 namespace detail {
217 // Is T a unique_ptr<> to a standard-layout type?
218 template <class T, class Enable=void> struct IsUniquePtrToSL
219   : public std::false_type { };
220 template <class T, class D>
221 struct IsUniquePtrToSL<
222   std::unique_ptr<T, D>,
223   typename std::enable_if<std::is_standard_layout<T>::value>::type>
224   : public std::true_type { };
225 }  // namespace detail
226
227 class IOBuf {
228  public:
229   class Iterator;
230
231   enum CreateOp { CREATE };
232   enum WrapBufferOp { WRAP_BUFFER };
233   enum TakeOwnershipOp { TAKE_OWNERSHIP };
234   enum CopyBufferOp { COPY_BUFFER };
235   enum CloneOp { CLONE };
236
237   typedef ByteRange value_type;
238   typedef Iterator iterator;
239   typedef Iterator const_iterator;
240
241   typedef void (*FreeFunction)(void* buf, void* userData);
242
243   /**
244    * Allocate a new IOBuf object with the requested capacity.
245    *
246    * Returns a new IOBuf object that must be (eventually) deleted by the
247    * caller.  The returned IOBuf may actually have slightly more capacity than
248    * requested.
249    *
250    * The data pointer will initially point to the start of the newly allocated
251    * buffer, and will have a data length of 0.
252    *
253    * Throws std::bad_alloc on error.
254    */
255   static std::unique_ptr<IOBuf> create(uint64_t capacity);
256   IOBuf(CreateOp, uint64_t capacity);
257
258   /**
259    * Create a new IOBuf, using a single memory allocation to allocate space
260    * for both the IOBuf object and the data storage space.
261    *
262    * This saves one memory allocation.  However, it can be wasteful if you
263    * later need to grow the buffer using reserve().  If the buffer needs to be
264    * reallocated, the space originally allocated will not be freed() until the
265    * IOBuf object itself is also freed.  (It can also be slightly wasteful in
266    * some cases where you clone this IOBuf and then free the original IOBuf.)
267    */
268   static std::unique_ptr<IOBuf> createCombined(uint64_t capacity);
269
270   /**
271    * Create a new IOBuf, using separate memory allocations for the IOBuf object
272    * for the IOBuf and the data storage space.
273    *
274    * This requires two memory allocations, but saves space in the long run
275    * if you know that you will need to reallocate the data buffer later.
276    */
277   static std::unique_ptr<IOBuf> createSeparate(uint64_t capacity);
278
279   /**
280    * Allocate a new IOBuf chain with the requested total capacity, allocating
281    * no more than maxBufCapacity to each buffer.
282    */
283   static std::unique_ptr<IOBuf> createChain(
284       size_t totalCapacity, uint64_t maxBufCapacity);
285
286   /**
287    * Create a new IOBuf pointing to an existing data buffer.
288    *
289    * The new IOBuffer will assume ownership of the buffer, and free it by
290    * calling the specified FreeFunction when the last IOBuf pointing to this
291    * buffer is destroyed.  The function will be called with a pointer to the
292    * buffer as the first argument, and the supplied userData value as the
293    * second argument.  The free function must never throw exceptions.
294    *
295    * If no FreeFunction is specified, the buffer will be freed using free()
296    * which will result in undefined behavior if the memory was allocated
297    * using 'new'.
298    *
299    * The IOBuf data pointer will initially point to the start of the buffer,
300    *
301    * In the first version of this function, the length of data is unspecified
302    * and is initialized to the capacity of the buffer
303    *
304    * In the second version, the user specifies the valid length of data
305    * in the buffer
306    *
307    * On error, std::bad_alloc will be thrown.  If freeOnError is true (the
308    * default) the buffer will be freed before throwing the error.
309    */
310   static std::unique_ptr<IOBuf> takeOwnership(void* buf, uint64_t capacity,
311                                               FreeFunction freeFn = nullptr,
312                                               void* userData = nullptr,
313                                               bool freeOnError = true) {
314     return takeOwnership(buf, capacity, capacity, freeFn,
315                          userData, freeOnError);
316   }
317   IOBuf(TakeOwnershipOp op, void* buf, uint64_t capacity,
318         FreeFunction freeFn = nullptr, void* userData = nullptr,
319         bool freeOnError = true)
320     : IOBuf(op, buf, capacity, capacity, freeFn, userData, freeOnError) {}
321
322   static std::unique_ptr<IOBuf> takeOwnership(void* buf, uint64_t capacity,
323                                               uint64_t length,
324                                               FreeFunction freeFn = nullptr,
325                                               void* userData = nullptr,
326                                               bool freeOnError = true);
327   IOBuf(TakeOwnershipOp, void* buf, uint64_t capacity, uint64_t length,
328         FreeFunction freeFn = nullptr, void* userData = nullptr,
329         bool freeOnError = true);
330
331   /**
332    * Create a new IOBuf pointing to an existing data buffer made up of
333    * count objects of a given standard-layout type.
334    *
335    * This is dangerous -- it is essentially equivalent to doing
336    * reinterpret_cast<unsigned char*> on your data -- but it's often useful
337    * for serialization / deserialization.
338    *
339    * The new IOBuffer will assume ownership of the buffer, and free it
340    * appropriately (by calling the UniquePtr's custom deleter, or by calling
341    * delete or delete[] appropriately if there is no custom deleter)
342    * when the buffer is destroyed.  The custom deleter, if any, must never
343    * throw exceptions.
344    *
345    * The IOBuf data pointer will initially point to the start of the buffer,
346    * and the length will be the full capacity of the buffer (count *
347    * sizeof(T)).
348    *
349    * On error, std::bad_alloc will be thrown, and the buffer will be freed
350    * before throwing the error.
351    */
352   template <class UniquePtr>
353   static typename std::enable_if<detail::IsUniquePtrToSL<UniquePtr>::value,
354                                  std::unique_ptr<IOBuf>>::type
355   takeOwnership(UniquePtr&& buf, size_t count=1);
356
357   /**
358    * Create a new IOBuf object that points to an existing user-owned buffer.
359    *
360    * This should only be used when the caller knows the lifetime of the IOBuf
361    * object ahead of time and can ensure that all IOBuf objects that will point
362    * to this buffer will be destroyed before the buffer itself is destroyed.
363    *
364    * This buffer will not be freed automatically when the last IOBuf
365    * referencing it is destroyed.  It is the caller's responsibility to free
366    * the buffer after the last IOBuf has been destroyed.
367    *
368    * The IOBuf data pointer will initially point to the start of the buffer,
369    * and the length will be the full capacity of the buffer.
370    *
371    * An IOBuf created using wrapBuffer() will always be reported as shared.
372    * unshare() may be used to create a writable copy of the buffer.
373    *
374    * On error, std::bad_alloc will be thrown.
375    */
376   static std::unique_ptr<IOBuf> wrapBuffer(const void* buf, uint64_t capacity);
377   static std::unique_ptr<IOBuf> wrapBuffer(ByteRange br) {
378     return wrapBuffer(br.data(), br.size());
379   }
380   IOBuf(WrapBufferOp op, const void* buf, uint64_t capacity);
381   IOBuf(WrapBufferOp op, ByteRange br);
382
383   /**
384    * Convenience function to create a new IOBuf object that copies data from a
385    * user-supplied buffer, optionally allocating a given amount of
386    * headroom and tailroom.
387    */
388   static std::unique_ptr<IOBuf> copyBuffer(const void* buf, uint64_t size,
389                                            uint64_t headroom=0,
390                                            uint64_t minTailroom=0);
391   static std::unique_ptr<IOBuf> copyBuffer(ByteRange br,
392                                            uint64_t headroom=0,
393                                            uint64_t minTailroom=0) {
394     return copyBuffer(br.data(), br.size(), headroom, minTailroom);
395   }
396   IOBuf(CopyBufferOp op, const void* buf, uint64_t size,
397         uint64_t headroom=0, uint64_t minTailroom=0);
398   IOBuf(CopyBufferOp op, ByteRange br,
399         uint64_t headroom=0, uint64_t minTailroom=0);
400
401   /**
402    * Clone an IOBuf. See the notes for cloneInto().
403    */
404   IOBuf(CloneOp, const IOBuf& src) : IOBuf() {
405     src.cloneInto(*this);
406   }
407
408   /**
409    * Convenience function to create a new IOBuf object that copies data from a
410    * user-supplied string, optionally allocating a given amount of
411    * headroom and tailroom.
412    *
413    * Beware when attempting to invoke this function with a constant string
414    * literal and a headroom argument: you will likely end up invoking the
415    * version of copyBuffer() above.  IOBuf::copyBuffer("hello", 3) will treat
416    * the first argument as a const void*, and will invoke the version of
417    * copyBuffer() above, with the size argument of 3.
418    */
419   static std::unique_ptr<IOBuf> copyBuffer(const std::string& buf,
420                                            uint64_t headroom=0,
421                                            uint64_t minTailroom=0);
422   IOBuf(CopyBufferOp op, const std::string& buf,
423         uint64_t headroom=0, uint64_t minTailroom=0)
424     : IOBuf(op, buf.data(), buf.size(), headroom, minTailroom) {}
425
426   /**
427    * A version of copyBuffer() that returns a null pointer if the input string
428    * is empty.
429    */
430   static std::unique_ptr<IOBuf> maybeCopyBuffer(const std::string& buf,
431                                                 uint64_t headroom=0,
432                                                 uint64_t minTailroom=0);
433
434   /**
435    * Convenience function to free a chain of IOBufs held by a unique_ptr.
436    */
437   static void destroy(std::unique_ptr<IOBuf>&& data) {
438     auto destroyer = std::move(data);
439   }
440
441   /**
442    * Destroy this IOBuf.
443    *
444    * Deleting an IOBuf will automatically destroy all IOBufs in the chain.
445    * (See the comments above regarding the ownership model of IOBuf chains.
446    * All subsequent IOBufs in the chain are considered to be owned by the head
447    * of the chain.  Users should only explicitly delete the head of a chain.)
448    *
449    * When each individual IOBuf is destroyed, it will release its reference
450    * count on the underlying buffer.  If it was the last user of the buffer,
451    * the buffer will be freed.
452    */
453   ~IOBuf();
454
455   /**
456    * Check whether the chain is empty (i.e., whether the IOBufs in the
457    * chain have a total data length of zero).
458    *
459    * This method is semantically equivalent to
460    *   i->computeChainDataLength()==0
461    * but may run faster because it can short-circuit as soon as it
462    * encounters a buffer with length()!=0
463    */
464   bool empty() const;
465
466   /**
467    * Get the pointer to the start of the data.
468    */
469   const uint8_t* data() const {
470     return data_;
471   }
472
473   /**
474    * Get a writable pointer to the start of the data.
475    *
476    * The caller is responsible for calling unshare() first to ensure that it is
477    * actually safe to write to the buffer.
478    */
479   uint8_t* writableData() {
480     return data_;
481   }
482
483   /**
484    * Get the pointer to the end of the data.
485    */
486   const uint8_t* tail() const {
487     return data_ + length_;
488   }
489
490   /**
491    * Get a writable pointer to the end of the data.
492    *
493    * The caller is responsible for calling unshare() first to ensure that it is
494    * actually safe to write to the buffer.
495    */
496   uint8_t* writableTail() {
497     return data_ + length_;
498   }
499
500   /**
501    * Get the data length.
502    */
503   uint64_t length() const {
504     return length_;
505   }
506
507   /**
508    * Get the amount of head room.
509    *
510    * Returns the number of bytes in the buffer before the start of the data.
511    */
512   uint64_t headroom() const {
513     return data_ - buffer();
514   }
515
516   /**
517    * Get the amount of tail room.
518    *
519    * Returns the number of bytes in the buffer after the end of the data.
520    */
521   uint64_t tailroom() const {
522     return bufferEnd() - tail();
523   }
524
525   /**
526    * Get the pointer to the start of the buffer.
527    *
528    * Note that this is the pointer to the very beginning of the usable buffer,
529    * not the start of valid data within the buffer.  Use the data() method to
530    * get a pointer to the start of the data within the buffer.
531    */
532   const uint8_t* buffer() const {
533     return buf_;
534   }
535
536   /**
537    * Get a writable pointer to the start of the buffer.
538    *
539    * The caller is responsible for calling unshare() first to ensure that it is
540    * actually safe to write to the buffer.
541    */
542   uint8_t* writableBuffer() {
543     return buf_;
544   }
545
546   /**
547    * Get the pointer to the end of the buffer.
548    *
549    * Note that this is the pointer to the very end of the usable buffer,
550    * not the end of valid data within the buffer.  Use the tail() method to
551    * get a pointer to the end of the data within the buffer.
552    */
553   const uint8_t* bufferEnd() const {
554     return buf_ + capacity_;
555   }
556
557   /**
558    * Get the total size of the buffer.
559    *
560    * This returns the total usable length of the buffer.  Use the length()
561    * method to get the length of the actual valid data in this IOBuf.
562    */
563   uint64_t capacity() const {
564     return capacity_;
565   }
566
567   /**
568    * Get a pointer to the next IOBuf in this chain.
569    */
570   IOBuf* next() {
571     return next_;
572   }
573   const IOBuf* next() const {
574     return next_;
575   }
576
577   /**
578    * Get a pointer to the previous IOBuf in this chain.
579    */
580   IOBuf* prev() {
581     return prev_;
582   }
583   const IOBuf* prev() const {
584     return prev_;
585   }
586
587   /**
588    * Shift the data forwards in the buffer.
589    *
590    * This shifts the data pointer forwards in the buffer to increase the
591    * headroom.  This is commonly used to increase the headroom in a newly
592    * allocated buffer.
593    *
594    * The caller is responsible for ensuring that there is sufficient
595    * tailroom in the buffer before calling advance().
596    *
597    * If there is a non-zero data length, advance() will use memmove() to shift
598    * the data forwards in the buffer.  In this case, the caller is responsible
599    * for making sure the buffer is unshared, so it will not affect other IOBufs
600    * that may be sharing the same underlying buffer.
601    */
602   void advance(uint64_t amount) {
603     // In debug builds, assert if there is a problem.
604     assert(amount <= tailroom());
605
606     if (length_ > 0) {
607       memmove(data_ + amount, data_, length_);
608     }
609     data_ += amount;
610   }
611
612   /**
613    * Shift the data backwards in the buffer.
614    *
615    * The caller is responsible for ensuring that there is sufficient headroom
616    * in the buffer before calling retreat().
617    *
618    * If there is a non-zero data length, retreat() will use memmove() to shift
619    * the data backwards in the buffer.  In this case, the caller is responsible
620    * for making sure the buffer is unshared, so it will not affect other IOBufs
621    * that may be sharing the same underlying buffer.
622    */
623   void retreat(uint64_t amount) {
624     // In debug builds, assert if there is a problem.
625     assert(amount <= headroom());
626
627     if (length_ > 0) {
628       memmove(data_ - amount, data_, length_);
629     }
630     data_ -= amount;
631   }
632
633   /**
634    * Adjust the data pointer to include more valid data at the beginning.
635    *
636    * This moves the data pointer backwards to include more of the available
637    * buffer.  The caller is responsible for ensuring that there is sufficient
638    * headroom for the new data.  The caller is also responsible for populating
639    * this section with valid data.
640    *
641    * This does not modify any actual data in the buffer.
642    */
643   void prepend(uint64_t amount) {
644     DCHECK_LE(amount, headroom());
645     data_ -= amount;
646     length_ += amount;
647   }
648
649   /**
650    * Adjust the tail pointer to include more valid data at the end.
651    *
652    * This moves the tail pointer forwards to include more of the available
653    * buffer.  The caller is responsible for ensuring that there is sufficient
654    * tailroom for the new data.  The caller is also responsible for populating
655    * this section with valid data.
656    *
657    * This does not modify any actual data in the buffer.
658    */
659   void append(uint64_t amount) {
660     DCHECK_LE(amount, tailroom());
661     length_ += amount;
662   }
663
664   /**
665    * Adjust the data pointer forwards to include less valid data.
666    *
667    * This moves the data pointer forwards so that the first amount bytes are no
668    * longer considered valid data.  The caller is responsible for ensuring that
669    * amount is less than or equal to the actual data length.
670    *
671    * This does not modify any actual data in the buffer.
672    */
673   void trimStart(uint64_t amount) {
674     DCHECK_LE(amount, length_);
675     data_ += amount;
676     length_ -= amount;
677   }
678
679   /**
680    * Adjust the tail pointer backwards to include less valid data.
681    *
682    * This moves the tail pointer backwards so that the last amount bytes are no
683    * longer considered valid data.  The caller is responsible for ensuring that
684    * amount is less than or equal to the actual data length.
685    *
686    * This does not modify any actual data in the buffer.
687    */
688   void trimEnd(uint64_t amount) {
689     DCHECK_LE(amount, length_);
690     length_ -= amount;
691   }
692
693   /**
694    * Clear the buffer.
695    *
696    * Postcondition: headroom() == 0, length() == 0, tailroom() == capacity()
697    */
698   void clear() {
699     data_ = writableBuffer();
700     length_ = 0;
701   }
702
703   /**
704    * Ensure that this buffer has at least minHeadroom headroom bytes and at
705    * least minTailroom tailroom bytes.  The buffer must be writable
706    * (you must call unshare() before this, if necessary).
707    *
708    * Postcondition: headroom() >= minHeadroom, tailroom() >= minTailroom,
709    * the data (between data() and data() + length()) is preserved.
710    */
711   void reserve(uint64_t minHeadroom, uint64_t minTailroom) {
712     // Maybe we don't need to do anything.
713     if (headroom() >= minHeadroom && tailroom() >= minTailroom) {
714       return;
715     }
716     // If the buffer is empty but we have enough total room (head + tail),
717     // move the data_ pointer around.
718     if (length() == 0 &&
719         headroom() + tailroom() >= minHeadroom + minTailroom) {
720       data_ = writableBuffer() + minHeadroom;
721       return;
722     }
723     // Bah, we have to do actual work.
724     reserveSlow(minHeadroom, minTailroom);
725   }
726
727   /**
728    * Return true if this IOBuf is part of a chain of multiple IOBufs, or false
729    * if this is the only IOBuf in its chain.
730    */
731   bool isChained() const {
732     assert((next_ == this) == (prev_ == this));
733     return next_ != this;
734   }
735
736   /**
737    * Get the number of IOBufs in this chain.
738    *
739    * Beware that this method has to walk the entire chain.
740    * Use isChained() if you just want to check if this IOBuf is part of a chain
741    * or not.
742    */
743   size_t countChainElements() const;
744
745   /**
746    * Get the length of all the data in this IOBuf chain.
747    *
748    * Beware that this method has to walk the entire chain.
749    */
750   uint64_t computeChainDataLength() const;
751
752   /**
753    * Insert another IOBuf chain immediately before this IOBuf.
754    *
755    * For example, if there are two IOBuf chains (A, B, C) and (D, E, F),
756    * and B->prependChain(D) is called, the (D, E, F) chain will be subsumed
757    * and become part of the chain starting at A, which will now look like
758    * (A, D, E, F, B, C)
759    *
760    * Note that since IOBuf chains are circular, head->prependChain(other) can
761    * be used to append the other chain at the very end of the chain pointed to
762    * by head.  For example, if there are two IOBuf chains (A, B, C) and
763    * (D, E, F), and A->prependChain(D) is called, the chain starting at A will
764    * now consist of (A, B, C, D, E, F)
765    *
766    * The elements in the specified IOBuf chain will become part of this chain,
767    * and will be owned by the head of this chain.  When this chain is
768    * destroyed, all elements in the supplied chain will also be destroyed.
769    *
770    * For this reason, appendChain() only accepts an rvalue-reference to a
771    * unique_ptr(), to make it clear that it is taking ownership of the supplied
772    * chain.  If you have a raw pointer, you can pass in a new temporary
773    * unique_ptr around the raw pointer.  If you have an existing,
774    * non-temporary unique_ptr, you must call std::move(ptr) to make it clear
775    * that you are destroying the original pointer.
776    */
777   void prependChain(std::unique_ptr<IOBuf>&& iobuf);
778
779   /**
780    * Append another IOBuf chain immediately after this IOBuf.
781    *
782    * For example, if there are two IOBuf chains (A, B, C) and (D, E, F),
783    * and B->appendChain(D) is called, the (D, E, F) chain will be subsumed
784    * and become part of the chain starting at A, which will now look like
785    * (A, B, D, E, F, C)
786    *
787    * The elements in the specified IOBuf chain will become part of this chain,
788    * and will be owned by the head of this chain.  When this chain is
789    * destroyed, all elements in the supplied chain will also be destroyed.
790    *
791    * For this reason, appendChain() only accepts an rvalue-reference to a
792    * unique_ptr(), to make it clear that it is taking ownership of the supplied
793    * chain.  If you have a raw pointer, you can pass in a new temporary
794    * unique_ptr around the raw pointer.  If you have an existing,
795    * non-temporary unique_ptr, you must call std::move(ptr) to make it clear
796    * that you are destroying the original pointer.
797    */
798   void appendChain(std::unique_ptr<IOBuf>&& iobuf) {
799     // Just use prependChain() on the next element in our chain
800     next_->prependChain(std::move(iobuf));
801   }
802
803   /**
804    * Remove this IOBuf from its current chain.
805    *
806    * Since ownership of all elements an IOBuf chain is normally maintained by
807    * the head of the chain, unlink() transfers ownership of this IOBuf from the
808    * chain and gives it to the caller.  A new unique_ptr to the IOBuf is
809    * returned to the caller.  The caller must store the returned unique_ptr (or
810    * call release() on it) to take ownership, otherwise the IOBuf will be
811    * immediately destroyed.
812    *
813    * Since unlink transfers ownership of the IOBuf to the caller, be careful
814    * not to call unlink() on the head of a chain if you already maintain
815    * ownership on the head of the chain via other means.  The pop() method
816    * is a better choice for that situation.
817    */
818   std::unique_ptr<IOBuf> unlink() {
819     next_->prev_ = prev_;
820     prev_->next_ = next_;
821     prev_ = this;
822     next_ = this;
823     return std::unique_ptr<IOBuf>(this);
824   }
825
826   /**
827    * Remove this IOBuf from its current chain and return a unique_ptr to
828    * the IOBuf that formerly followed it in the chain.
829    */
830   std::unique_ptr<IOBuf> pop() {
831     IOBuf *next = next_;
832     next_->prev_ = prev_;
833     prev_->next_ = next_;
834     prev_ = this;
835     next_ = this;
836     return std::unique_ptr<IOBuf>((next == this) ? nullptr : next);
837   }
838
839   /**
840    * Remove a subchain from this chain.
841    *
842    * Remove the subchain starting at head and ending at tail from this chain.
843    *
844    * Returns a unique_ptr pointing to head.  (In other words, ownership of the
845    * head of the subchain is transferred to the caller.)  If the caller ignores
846    * the return value and lets the unique_ptr be destroyed, the subchain will
847    * be immediately destroyed.
848    *
849    * The subchain referenced by the specified head and tail must be part of the
850    * same chain as the current IOBuf, but must not contain the current IOBuf.
851    * However, the specified head and tail may be equal to each other (i.e.,
852    * they may be a subchain of length 1).
853    */
854   std::unique_ptr<IOBuf> separateChain(IOBuf* head, IOBuf* tail) {
855     assert(head != this);
856     assert(tail != this);
857
858     head->prev_->next_ = tail->next_;
859     tail->next_->prev_ = head->prev_;
860
861     head->prev_ = tail;
862     tail->next_ = head;
863
864     return std::unique_ptr<IOBuf>(head);
865   }
866
867   /**
868    * Return true if at least one of the IOBufs in this chain are shared,
869    * or false if all of the IOBufs point to unique buffers.
870    *
871    * Use isSharedOne() to only check this IOBuf rather than the entire chain.
872    */
873   bool isShared() const {
874     const IOBuf* current = this;
875     while (true) {
876       if (current->isSharedOne()) {
877         return true;
878       }
879       current = current->next_;
880       if (current == this) {
881         return false;
882       }
883     }
884   }
885
886   /**
887    * Return true if other IOBufs are also pointing to the buffer used by this
888    * IOBuf, and false otherwise.
889    *
890    * If this IOBuf points at a buffer owned by another (non-IOBuf) part of the
891    * code (i.e., if the IOBuf was created using wrapBuffer(), or was cloned
892    * from such an IOBuf), it is always considered shared.
893    *
894    * This only checks the current IOBuf, and not other IOBufs in the chain.
895    */
896   bool isSharedOne() const {
897     // If this is a user-owned buffer, it is always considered shared
898     if (UNLIKELY(!sharedInfo())) {
899       return true;
900     }
901
902     if (LIKELY(!(flags() & kFlagMaybeShared))) {
903       return false;
904     }
905
906     // kFlagMaybeShared is set, so we need to check the reference count.
907     // (Checking the reference count requires an atomic operation, which is why
908     // we prefer to only check kFlagMaybeShared if possible.)
909     bool shared = sharedInfo()->refcount.load(std::memory_order_acquire) > 1;
910     if (!shared) {
911       // we're the last one left
912       clearFlags(kFlagMaybeShared);
913     }
914     return shared;
915   }
916
917   /**
918    * Ensure that this IOBuf has a unique buffer that is not shared by other
919    * IOBufs.
920    *
921    * unshare() operates on an entire chain of IOBuf objects.  If the chain is
922    * shared, it may also coalesce the chain when making it unique.  If the
923    * chain is coalesced, subsequent IOBuf objects in the current chain will be
924    * automatically deleted.
925    *
926    * Note that buffers owned by other (non-IOBuf) users are automatically
927    * considered shared.
928    *
929    * Throws std::bad_alloc on error.  On error the IOBuf chain will be
930    * unmodified.
931    *
932    * Currently unshare may also throw std::overflow_error if it tries to
933    * coalesce.  (TODO: In the future it would be nice if unshare() were smart
934    * enough not to coalesce the entire buffer if the data is too large.
935    * However, in practice this seems unlikely to become an issue.)
936    */
937   void unshare() {
938     if (isChained()) {
939       unshareChained();
940     } else {
941       unshareOne();
942     }
943   }
944
945   /**
946    * Ensure that this IOBuf has a unique buffer that is not shared by other
947    * IOBufs.
948    *
949    * unshareOne() operates on a single IOBuf object.  This IOBuf will have a
950    * unique buffer after unshareOne() returns, but other IOBufs in the chain
951    * may still be shared after unshareOne() returns.
952    *
953    * Throws std::bad_alloc on error.  On error the IOBuf will be unmodified.
954    */
955   void unshareOne() {
956     if (isSharedOne()) {
957       unshareOneSlow();
958     }
959   }
960
961   /**
962    * Coalesce this IOBuf chain into a single buffer.
963    *
964    * This method moves all of the data in this IOBuf chain into a single
965    * contiguous buffer, if it is not already in one buffer.  After coalesce()
966    * returns, this IOBuf will be a chain of length one.  Other IOBufs in the
967    * chain will be automatically deleted.
968    *
969    * After coalescing, the IOBuf will have at least as much headroom as the
970    * first IOBuf in the chain, and at least as much tailroom as the last IOBuf
971    * in the chain.
972    *
973    * Throws std::bad_alloc on error.  On error the IOBuf chain will be
974    * unmodified.
975    *
976    * Returns ByteRange that points to the data IOBuf stores.
977    */
978   ByteRange coalesce() {
979     if (isChained()) {
980       coalesceSlow();
981     }
982     return ByteRange(data_, length_);
983   }
984
985   /**
986    * Ensure that this chain has at least maxLength bytes available as a
987    * contiguous memory range.
988    *
989    * This method coalesces whole buffers in the chain into this buffer as
990    * necessary until this buffer's length() is at least maxLength.
991    *
992    * After coalescing, the IOBuf will have at least as much headroom as the
993    * first IOBuf in the chain, and at least as much tailroom as the last IOBuf
994    * that was coalesced.
995    *
996    * Throws std::bad_alloc or std::overflow_error on error.  On error the IOBuf
997    * chain will be unmodified.  Throws std::overflow_error if maxLength is
998    * longer than the total chain length.
999    *
1000    * Upon return, either enough of the chain was coalesced into a contiguous
1001    * region, or the entire chain was coalesced.  That is,
1002    * length() >= maxLength || !isChained() is true.
1003    */
1004   void gather(uint64_t maxLength) {
1005     if (!isChained() || length_ >= maxLength) {
1006       return;
1007     }
1008     coalesceSlow(maxLength);
1009   }
1010
1011   /**
1012    * Return a new IOBuf chain sharing the same data as this chain.
1013    *
1014    * The new IOBuf chain will normally point to the same underlying data
1015    * buffers as the original chain.  (The one exception to this is if some of
1016    * the IOBufs in this chain contain small internal data buffers which cannot
1017    * be shared.)
1018    */
1019   std::unique_ptr<IOBuf> clone() const;
1020
1021   /**
1022    * Return a new IOBuf with the same data as this IOBuf.
1023    *
1024    * The new IOBuf returned will not be part of a chain (even if this IOBuf is
1025    * part of a larger chain).
1026    */
1027   std::unique_ptr<IOBuf> cloneOne() const;
1028
1029   /**
1030    * Similar to Clone(). But use other as the head node. Other nodes in the
1031    * chain (if any) will be allocted on heap.
1032    */
1033   void cloneInto(IOBuf& other) const;
1034
1035   /**
1036    * Similar to CloneOne(). But to fill an existing IOBuf instead of a new
1037    * IOBuf.
1038    */
1039   void cloneOneInto(IOBuf& other) const;
1040
1041   /**
1042    * Return an iovector suitable for e.g. writev()
1043    *
1044    *   auto iov = buf->getIov();
1045    *   auto xfer = writev(fd, iov.data(), iov.size());
1046    *
1047    * Naturally, the returned iovector is invalid if you modify the buffer
1048    * chain.
1049    */
1050   folly::fbvector<struct iovec> getIov() const;
1051
1052   /**
1053    * Update an existing iovec array with the IOBuf data.
1054    *
1055    * New iovecs will be appended to the existing vector; anything already
1056    * present in the vector will be left unchanged.
1057    *
1058    * Naturally, the returned iovec data will be invalid if you modify the
1059    * buffer chain.
1060    */
1061   void appendToIov(folly::fbvector<struct iovec>* iov) const;
1062
1063   /**
1064    * Fill an iovec array with the IOBuf data.
1065    *
1066    * Returns the number of iovec filled. If there are more buffer than
1067    * iovec, returns 0. This version is suitable to use with stack iovec
1068    * arrays.
1069    *
1070    * Naturally, the filled iovec data will be invalid if you modify the
1071    * buffer chain.
1072    */
1073   size_t fillIov(struct iovec* iov, size_t len) const;
1074
1075   /*
1076    * Overridden operator new and delete.
1077    * These perform specialized memory management to help support
1078    * createCombined(), which allocates IOBuf objects together with the buffer
1079    * data.
1080    */
1081   void* operator new(size_t size);
1082   void* operator new(size_t size, void* ptr);
1083   void operator delete(void* ptr);
1084
1085   /**
1086    * Destructively convert this IOBuf to a fbstring efficiently.
1087    * We rely on fbstring's AcquireMallocatedString constructor to
1088    * transfer memory.
1089    */
1090   fbstring moveToFbString();
1091
1092   /**
1093    * Iteration support: a chain of IOBufs may be iterated through using
1094    * STL-style iterators over const ByteRanges.  Iterators are only invalidated
1095    * if the IOBuf that they currently point to is removed.
1096    */
1097   Iterator cbegin() const;
1098   Iterator cend() const;
1099   Iterator begin() const;
1100   Iterator end() const;
1101
1102   /**
1103    * Allocate a new null buffer.
1104    *
1105    * This can be used to allocate an empty IOBuf on the stack.  It will have no
1106    * space allocated for it.  This is generally useful only to later use move
1107    * assignment to fill out the IOBuf.
1108    */
1109   IOBuf() noexcept;
1110
1111   /**
1112    * Move constructor and assignment operator.
1113    *
1114    * In general, you should only ever move the head of an IOBuf chain.
1115    * Internal nodes in an IOBuf chain are owned by the head of the chain, and
1116    * should not be moved from.  (Technically, nothing prevents you from moving
1117    * a non-head node, but the moved-to node will replace the moved-from node in
1118    * the chain.  This has implications for ownership, since non-head nodes are
1119    * owned by the chain head.  You are then responsible for relinquishing
1120    * ownership of the moved-to node, and manually deleting the moved-from
1121    * node.)
1122    *
1123    * With the move assignment operator, the destination of the move should be
1124    * the head of an IOBuf chain or a solitary IOBuf not part of a chain.  If
1125    * the move destination is part of a chain, all other IOBufs in the chain
1126    * will be deleted.
1127    *
1128    * (We currently don't provide a copy constructor or assignment operator.
1129    * The main reason is because it is not clear these operations should copy
1130    * the entire chain or just the single IOBuf.)
1131    */
1132   IOBuf(IOBuf&& other) noexcept;
1133   IOBuf& operator=(IOBuf&& other) noexcept;
1134
1135  private:
1136   enum FlagsEnum : uintptr_t {
1137     // Adding any more flags would not work on 32-bit architectures,
1138     // as these flags are stashed in the least significant 2 bits of a
1139     // max-align-aligned pointer.
1140     kFlagFreeSharedInfo = 0x1,
1141     kFlagMaybeShared = 0x2,
1142     kFlagMask = kFlagFreeSharedInfo | kFlagMaybeShared
1143   };
1144
1145   struct SharedInfo {
1146     SharedInfo();
1147     SharedInfo(FreeFunction fn, void* arg);
1148
1149     // A pointer to a function to call to free the buffer when the refcount
1150     // hits 0.  If this is null, free() will be used instead.
1151     FreeFunction freeFn;
1152     void* userData;
1153     std::atomic<uint32_t> refcount;
1154   };
1155   // Helper structs for use by operator new and delete
1156   struct HeapPrefix;
1157   struct HeapStorage;
1158   struct HeapFullStorage;
1159
1160   // Forbidden copy constructor and assignment opererator
1161   IOBuf(IOBuf const &);
1162   IOBuf& operator=(IOBuf const &);
1163
1164   /**
1165    * Create a new IOBuf pointing to an external buffer.
1166    *
1167    * The caller is responsible for holding a reference count for this new
1168    * IOBuf.  The IOBuf constructor does not automatically increment the
1169    * reference count.
1170    */
1171   struct InternalConstructor {};  // avoid conflicts
1172   IOBuf(InternalConstructor, uintptr_t flagsAndSharedInfo,
1173         uint8_t* buf, uint64_t capacity,
1174         uint8_t* data, uint64_t length);
1175
1176   void unshareOneSlow();
1177   void unshareChained();
1178   void coalesceSlow();
1179   void coalesceSlow(size_t maxLength);
1180   // newLength must be the entire length of the buffers between this and
1181   // end (no truncation)
1182   void coalesceAndReallocate(
1183       size_t newHeadroom,
1184       size_t newLength,
1185       IOBuf* end,
1186       size_t newTailroom);
1187   void coalesceAndReallocate(size_t newLength, IOBuf* end) {
1188     coalesceAndReallocate(headroom(), newLength, end, end->prev_->tailroom());
1189   }
1190   void decrementRefcount();
1191   void reserveSlow(uint64_t minHeadroom, uint64_t minTailroom);
1192   void freeExtBuffer();
1193
1194   static size_t goodExtBufferSize(uint64_t minCapacity);
1195   static void initExtBuffer(uint8_t* buf, size_t mallocSize,
1196                             SharedInfo** infoReturn,
1197                             uint64_t* capacityReturn);
1198   static void allocExtBuffer(uint64_t minCapacity,
1199                              uint8_t** bufReturn,
1200                              SharedInfo** infoReturn,
1201                              uint64_t* capacityReturn);
1202   static void releaseStorage(HeapStorage* storage, uint16_t freeFlags);
1203   static void freeInternalBuf(void* buf, void* userData);
1204
1205   /*
1206    * Member variables
1207    */
1208
1209   /*
1210    * Links to the next and the previous IOBuf in this chain.
1211    *
1212    * The chain is circularly linked (the last element in the chain points back
1213    * at the head), and next_ and prev_ can never be null.  If this IOBuf is the
1214    * only element in the chain, next_ and prev_ will both point to this.
1215    */
1216   IOBuf* next_{this};
1217   IOBuf* prev_{this};
1218
1219   /*
1220    * A pointer to the start of the data referenced by this IOBuf, and the
1221    * length of the data.
1222    *
1223    * This may refer to any subsection of the actual buffer capacity.
1224    */
1225   uint8_t* data_{nullptr};
1226   uint8_t* buf_{nullptr};
1227   uint64_t length_{0};
1228   uint64_t capacity_{0};
1229
1230   // Pack flags in least significant 2 bits, sharedInfo in the rest
1231   mutable uintptr_t flagsAndSharedInfo_{0};
1232
1233   static inline uintptr_t packFlagsAndSharedInfo(uintptr_t flags,
1234                                                  SharedInfo* info) {
1235     uintptr_t uinfo = reinterpret_cast<uintptr_t>(info);
1236     DCHECK_EQ(flags & ~kFlagMask, 0);
1237     DCHECK_EQ(uinfo & kFlagMask, 0);
1238     return flags | uinfo;
1239   }
1240
1241   inline SharedInfo* sharedInfo() const {
1242     return reinterpret_cast<SharedInfo*>(flagsAndSharedInfo_ & ~kFlagMask);
1243   }
1244
1245   inline void setSharedInfo(SharedInfo* info) {
1246     uintptr_t uinfo = reinterpret_cast<uintptr_t>(info);
1247     DCHECK_EQ(uinfo & kFlagMask, 0);
1248     flagsAndSharedInfo_ = (flagsAndSharedInfo_ & kFlagMask) | uinfo;
1249   }
1250
1251   inline uintptr_t flags() const {
1252     return flagsAndSharedInfo_ & kFlagMask;
1253   }
1254
1255   // flags_ are changed from const methods
1256   inline void setFlags(uintptr_t flags) const {
1257     DCHECK_EQ(flags & ~kFlagMask, 0);
1258     flagsAndSharedInfo_ |= flags;
1259   }
1260
1261   inline void clearFlags(uintptr_t flags) const {
1262     DCHECK_EQ(flags & ~kFlagMask, 0);
1263     flagsAndSharedInfo_ &= ~flags;
1264   }
1265
1266   inline void setFlagsAndSharedInfo(uintptr_t flags, SharedInfo* info) {
1267     flagsAndSharedInfo_ = packFlagsAndSharedInfo(flags, info);
1268   }
1269
1270   struct DeleterBase {
1271     virtual ~DeleterBase() { }
1272     virtual void dispose(void* p) = 0;
1273   };
1274
1275   template <class UniquePtr>
1276   struct UniquePtrDeleter : public DeleterBase {
1277     typedef typename UniquePtr::pointer Pointer;
1278     typedef typename UniquePtr::deleter_type Deleter;
1279
1280     explicit UniquePtrDeleter(Deleter deleter) : deleter_(std::move(deleter)){ }
1281     void dispose(void* p) {
1282       try {
1283         deleter_(static_cast<Pointer>(p));
1284         delete this;
1285       } catch (...) {
1286         abort();
1287       }
1288     }
1289
1290    private:
1291     Deleter deleter_;
1292   };
1293
1294   static void freeUniquePtrBuffer(void* ptr, void* userData) {
1295     static_cast<DeleterBase*>(userData)->dispose(ptr);
1296   }
1297 };
1298
1299 /**
1300  * Hasher for IOBuf objects. Hashes the entire chain using SpookyHashV2.
1301  */
1302 struct IOBufHash {
1303   size_t operator()(const IOBuf& buf) const;
1304   size_t operator()(const std::unique_ptr<IOBuf>& buf) const {
1305     return buf ? (*this)(*buf) : 0;
1306   }
1307 };
1308
1309 /**
1310  * Equality predicate for IOBuf objects. Compares data in the entire chain.
1311  */
1312 struct IOBufEqual {
1313   bool operator()(const IOBuf& a, const IOBuf& b) const;
1314   bool operator()(const std::unique_ptr<IOBuf>& a,
1315                   const std::unique_ptr<IOBuf>& b) const {
1316     if (!a && !b) {
1317       return true;
1318     } else if (!a || !b) {
1319       return false;
1320     } else {
1321       return (*this)(*a, *b);
1322     }
1323   }
1324 };
1325
1326 template <class UniquePtr>
1327 typename std::enable_if<detail::IsUniquePtrToSL<UniquePtr>::value,
1328                         std::unique_ptr<IOBuf>>::type
1329 IOBuf::takeOwnership(UniquePtr&& buf, size_t count) {
1330   size_t size = count * sizeof(typename UniquePtr::element_type);
1331   auto deleter = new UniquePtrDeleter<UniquePtr>(buf.get_deleter());
1332   return takeOwnership(buf.release(),
1333                        size,
1334                        &IOBuf::freeUniquePtrBuffer,
1335                        deleter);
1336 }
1337
1338 inline std::unique_ptr<IOBuf> IOBuf::copyBuffer(
1339     const void* data, uint64_t size, uint64_t headroom,
1340     uint64_t minTailroom) {
1341   uint64_t capacity = headroom + size + minTailroom;
1342   std::unique_ptr<IOBuf> buf = create(capacity);
1343   buf->advance(headroom);
1344   memcpy(buf->writableData(), data, size);
1345   buf->append(size);
1346   return buf;
1347 }
1348
1349 inline std::unique_ptr<IOBuf> IOBuf::copyBuffer(const std::string& buf,
1350                                                 uint64_t headroom,
1351                                                 uint64_t minTailroom) {
1352   return copyBuffer(buf.data(), buf.size(), headroom, minTailroom);
1353 }
1354
1355 inline std::unique_ptr<IOBuf> IOBuf::maybeCopyBuffer(const std::string& buf,
1356                                                      uint64_t headroom,
1357                                                      uint64_t minTailroom) {
1358   if (buf.empty()) {
1359     return nullptr;
1360   }
1361   return copyBuffer(buf.data(), buf.size(), headroom, minTailroom);
1362 }
1363
1364 class IOBuf::Iterator : public boost::iterator_facade<
1365     IOBuf::Iterator,  // Derived
1366     const ByteRange,  // Value
1367     boost::forward_traversal_tag  // Category or traversal
1368   > {
1369   friend class boost::iterator_core_access;
1370  public:
1371   // Note that IOBufs are stored as a circular list without a guard node,
1372   // so pos == end is ambiguous (it may mean "begin" or "end").  To solve
1373   // the ambiguity (at the cost of one extra comparison in the "increment"
1374   // code path), we define end iterators as having pos_ == end_ == nullptr
1375   // and we only allow forward iteration.
1376   explicit Iterator(const IOBuf* pos, const IOBuf* end)
1377     : pos_(pos),
1378       end_(end) {
1379     // Sadly, we must return by const reference, not by value.
1380     if (pos_) {
1381       setVal();
1382     }
1383   }
1384
1385  private:
1386   void setVal() {
1387     val_ = ByteRange(pos_->data(), pos_->tail());
1388   }
1389
1390   void adjustForEnd() {
1391     if (pos_ == end_) {
1392       pos_ = end_ = nullptr;
1393       val_ = ByteRange();
1394     } else {
1395       setVal();
1396     }
1397   }
1398
1399   const ByteRange& dereference() const {
1400     return val_;
1401   }
1402
1403   bool equal(const Iterator& other) const {
1404     // We must compare end_ in addition to pos_, because forward traversal
1405     // requires that if two iterators are equal (a == b) and dereferenceable,
1406     // then ++a == ++b.
1407     return pos_ == other.pos_ && end_ == other.end_;
1408   }
1409
1410   void increment() {
1411     pos_ = pos_->next();
1412     adjustForEnd();
1413   }
1414
1415   const IOBuf* pos_;
1416   const IOBuf* end_;
1417   ByteRange val_;
1418 };
1419
1420 inline IOBuf::Iterator IOBuf::begin() const { return cbegin(); }
1421 inline IOBuf::Iterator IOBuf::end() const { return cend(); }
1422
1423 } // folly
1424
1425 #pragma GCC diagnostic pop
1426
1427 #endif // FOLLY_IO_IOBUF_H_