Add method to get the connect timeout used for an AsyncSocket
[folly.git] / folly / io / IOBuf.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 #pragma once
18
19 #include <glog/logging.h>
20 #include <atomic>
21 #include <cassert>
22 #include <cinttypes>
23 #include <cstddef>
24 #include <cstring>
25 #include <memory>
26 #include <limits>
27 #include <sys/uio.h>
28 #include <type_traits>
29
30 #include <boost/iterator/iterator_facade.hpp>
31
32 #include <folly/FBString.h>
33 #include <folly/Range.h>
34 #include <folly/FBVector.h>
35
36 // Ignore shadowing warnings within this file, so includers can use -Wshadow.
37 #pragma GCC diagnostic push
38 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wshadow"
39
40 namespace folly {
41
42 /**
43  * An IOBuf is a pointer to a buffer of data.
44  *
45  * IOBuf objects are intended to be used primarily for networking code, and are
46  * modelled somewhat after FreeBSD's mbuf data structure, and Linux's sk_buff
47  * structure.
48  *
49  * IOBuf objects facilitate zero-copy network programming, by allowing multiple
50  * IOBuf objects to point to the same underlying buffer of data, using a
51  * reference count to track when the buffer is no longer needed and can be
52  * freed.
53  *
54  *
55  * Data Layout
56  * -----------
57  *
58  * The IOBuf itself is a small object containing a pointer to the buffer and
59  * information about which segment of the buffer contains valid data.
60  *
61  * The data layout looks like this:
62  *
63  *  +-------+
64  *  | IOBuf |
65  *  +-------+
66  *   /
67  *  |
68  *  v
69  *  +------------+--------------------+-----------+
70  *  | headroom   |        data        |  tailroom |
71  *  +------------+--------------------+-----------+
72  *  ^            ^                    ^           ^
73  *  buffer()   data()               tail()      bufferEnd()
74  *
75  *  The length() method returns the length of the valid data; capacity()
76  *  returns the entire capacity of the buffer (from buffer() to bufferEnd()).
77  *  The headroom() and tailroom() methods return the amount of unused capacity
78  *  available before and after the data.
79  *
80  *
81  * Buffer Sharing
82  * --------------
83  *
84  * The buffer itself is reference counted, and multiple IOBuf objects may point
85  * to the same buffer.  Each IOBuf may point to a different section of valid
86  * data within the underlying buffer.  For example, if multiple protocol
87  * requests are read from the network into a single buffer, a separate IOBuf
88  * may be created for each request, all sharing the same underlying buffer.
89  *
90  * In other words, when multiple IOBufs share the same underlying buffer, the
91  * data() and tail() methods on each IOBuf may point to a different segment of
92  * the data.  However, the buffer() and bufferEnd() methods will point to the
93  * same location for all IOBufs sharing the same underlying buffer.
94  *
95  *       +-----------+     +---------+
96  *       |  IOBuf 1  |     | IOBuf 2 |
97  *       +-----------+     +---------+
98  *        |         | _____/        |
99  *   data |    tail |/    data      | tail
100  *        v         v               v
101  *  +-------------------------------------+
102  *  |     |         |               |     |
103  *  +-------------------------------------+
104  *
105  * If you only read data from an IOBuf, you don't need to worry about other
106  * IOBuf objects possibly sharing the same underlying buffer.  However, if you
107  * ever write to the buffer you need to first ensure that no other IOBufs point
108  * to the same buffer.  The unshare() method may be used to ensure that you
109  * have an unshared buffer.
110  *
111  *
112  * IOBuf Chains
113  * ------------
114  *
115  * IOBuf objects also contain pointers to next and previous IOBuf objects.
116  * This can be used to represent a single logical piece of data that its stored
117  * in non-contiguous chunks in separate buffers.
118  *
119  * A single IOBuf object can only belong to one chain at a time.
120  *
121  * IOBuf chains are always circular.  The "prev" pointer in the head of the
122  * chain points to the tail of the chain.  However, it is up to the user to
123  * decide which IOBuf is the head.  Internally the IOBuf code does not care
124  * which element is the head.
125  *
126  * The lifetime of all IOBufs in the chain are linked: when one element in the
127  * chain is deleted, all other chained elements are also deleted.  Conceptually
128  * it is simplest to treat this as if the head of the chain owns all other
129  * IOBufs in the chain.  When you delete the head of the chain, it will delete
130  * the other elements as well.  For this reason, prependChain() and
131  * appendChain() take ownership of of the new elements being added to this
132  * chain.
133  *
134  * When the coalesce() method is used to coalesce an entire IOBuf chain into a
135  * single IOBuf, all other IOBufs in the chain are eliminated and automatically
136  * deleted.  The unshare() method may coalesce the chain; if it does it will
137  * similarly delete all IOBufs eliminated from the chain.
138  *
139  * As discussed in the following section, it is up to the user to maintain a
140  * lock around the entire IOBuf chain if multiple threads need to access the
141  * chain.  IOBuf does not provide any internal locking.
142  *
143  *
144  * Synchronization
145  * ---------------
146  *
147  * When used in multithread programs, a single IOBuf object should only be used
148  * in a single thread at a time.  If a caller uses a single IOBuf across
149  * multiple threads the caller is responsible for using an external lock to
150  * synchronize access to the IOBuf.
151  *
152  * Two separate IOBuf objects may be accessed concurrently in separate threads
153  * without locking, even if they point to the same underlying buffer.  The
154  * buffer reference count is always accessed atomically, and no other
155  * operations should affect other IOBufs that point to the same data segment.
156  * The caller is responsible for using unshare() to ensure that the data buffer
157  * is not shared by other IOBufs before writing to it, and this ensures that
158  * the data itself is not modified in one thread while also being accessed from
159  * another thread.
160  *
161  * For IOBuf chains, no two IOBufs in the same chain should be accessed
162  * simultaneously in separate threads.  The caller must maintain a lock around
163  * the entire chain if the chain, or individual IOBufs in the chain, may be
164  * accessed by multiple threads.
165  *
166  *
167  * IOBuf Object Allocation
168  * -----------------------
169  *
170  * IOBuf objects themselves exist separately from the data buffer they point
171  * to.  Therefore one must also consider how to allocate and manage the IOBuf
172  * objects.
173  *
174  * It is more common to allocate IOBuf objects on the heap, using the create(),
175  * takeOwnership(), or wrapBuffer() factory functions.  The clone()/cloneOne()
176  * functions also return new heap-allocated IOBufs.  The createCombined()
177  * function allocates the IOBuf object and data storage space together, in a
178  * single memory allocation.  This can improve performance, particularly if you
179  * know that the data buffer and the IOBuf itself will have similar lifetimes.
180  *
181  * That said, it is also possible to allocate IOBufs on the stack or inline
182  * inside another object as well.  This is useful for cases where the IOBuf is
183  * short-lived, or when the overhead of allocating the IOBuf on the heap is
184  * undesirable.
185  *
186  * However, note that stack-allocated IOBufs may only be used as the head of a
187  * chain (or standalone as the only IOBuf in a chain).  All non-head members of
188  * an IOBuf chain must be heap allocated.  (All functions to add nodes to a
189  * chain require a std::unique_ptr<IOBuf>, which enforces this requrement.)
190  *
191  * Copying IOBufs is only meaningful for the head of a chain. The entire chain
192  * is cloned; the IOBufs will become shared, and the old and new IOBufs will
193  * refer to the same underlying memory.
194  *
195  * IOBuf Sharing
196  * -------------
197  *
198  * The IOBuf class manages sharing of the underlying buffer that it points to,
199  * maintaining a reference count if multiple IOBufs are pointing at the same
200  * buffer.
201  *
202  * However, it is the callers responsibility to manage sharing and ownership of
203  * IOBuf objects themselves.  The IOBuf structure does not provide room for an
204  * intrusive refcount on the IOBuf object itself, only the underlying data
205  * buffer is reference counted.  If users want to share the same IOBuf object
206  * between multiple parts of the code, they are responsible for managing this
207  * sharing on their own.  (For example, by using a shared_ptr.  Alternatively,
208  * users always have the option of using clone() to create a second IOBuf that
209  * points to the same underlying buffer.)
210  */
211 namespace detail {
212 // Is T a unique_ptr<> to a standard-layout type?
213 template <class T, class Enable=void> struct IsUniquePtrToSL
214   : public std::false_type { };
215 template <class T, class D>
216 struct IsUniquePtrToSL<
217   std::unique_ptr<T, D>,
218   typename std::enable_if<std::is_standard_layout<T>::value>::type>
219   : public std::true_type { };
220 }  // namespace detail
221
222 class IOBuf {
223  public:
224   class Iterator;
225
226   enum CreateOp { CREATE };
227   enum WrapBufferOp { WRAP_BUFFER };
228   enum TakeOwnershipOp { TAKE_OWNERSHIP };
229   enum CopyBufferOp { COPY_BUFFER };
230
231   typedef ByteRange value_type;
232   typedef Iterator iterator;
233   typedef Iterator const_iterator;
234
235   typedef void (*FreeFunction)(void* buf, void* userData);
236
237   /**
238    * Allocate a new IOBuf object with the requested capacity.
239    *
240    * Returns a new IOBuf object that must be (eventually) deleted by the
241    * caller.  The returned IOBuf may actually have slightly more capacity than
242    * requested.
243    *
244    * The data pointer will initially point to the start of the newly allocated
245    * buffer, and will have a data length of 0.
246    *
247    * Throws std::bad_alloc on error.
248    */
249   static std::unique_ptr<IOBuf> create(uint64_t capacity);
250   IOBuf(CreateOp, uint64_t capacity);
251
252   /**
253    * Create a new IOBuf, using a single memory allocation to allocate space
254    * for both the IOBuf object and the data storage space.
255    *
256    * This saves one memory allocation.  However, it can be wasteful if you
257    * later need to grow the buffer using reserve().  If the buffer needs to be
258    * reallocated, the space originally allocated will not be freed() until the
259    * IOBuf object itself is also freed.  (It can also be slightly wasteful in
260    * some cases where you clone this IOBuf and then free the original IOBuf.)
261    */
262   static std::unique_ptr<IOBuf> createCombined(uint64_t capacity);
263
264   /**
265    * Create a new IOBuf, using separate memory allocations for the IOBuf object
266    * for the IOBuf and the data storage space.
267    *
268    * This requires two memory allocations, but saves space in the long run
269    * if you know that you will need to reallocate the data buffer later.
270    */
271   static std::unique_ptr<IOBuf> createSeparate(uint64_t capacity);
272
273   /**
274    * Allocate a new IOBuf chain with the requested total capacity, allocating
275    * no more than maxBufCapacity to each buffer.
276    */
277   static std::unique_ptr<IOBuf> createChain(
278       size_t totalCapacity, uint64_t maxBufCapacity);
279
280   /**
281    * Create a new IOBuf pointing to an existing data buffer.
282    *
283    * The new IOBuffer will assume ownership of the buffer, and free it by
284    * calling the specified FreeFunction when the last IOBuf pointing to this
285    * buffer is destroyed.  The function will be called with a pointer to the
286    * buffer as the first argument, and the supplied userData value as the
287    * second argument.  The free function must never throw exceptions.
288    *
289    * If no FreeFunction is specified, the buffer will be freed using free()
290    * which will result in undefined behavior if the memory was allocated
291    * using 'new'.
292    *
293    * The IOBuf data pointer will initially point to the start of the buffer,
294    *
295    * In the first version of this function, the length of data is unspecified
296    * and is initialized to the capacity of the buffer
297    *
298    * In the second version, the user specifies the valid length of data
299    * in the buffer
300    *
301    * On error, std::bad_alloc will be thrown.  If freeOnError is true (the
302    * default) the buffer will be freed before throwing the error.
303    */
304   static std::unique_ptr<IOBuf> takeOwnership(void* buf, uint64_t capacity,
305                                               FreeFunction freeFn = nullptr,
306                                               void* userData = nullptr,
307                                               bool freeOnError = true) {
308     return takeOwnership(buf, capacity, capacity, freeFn,
309                          userData, freeOnError);
310   }
311   IOBuf(TakeOwnershipOp op, void* buf, uint64_t capacity,
312         FreeFunction freeFn = nullptr, void* userData = nullptr,
313         bool freeOnError = true)
314     : IOBuf(op, buf, capacity, capacity, freeFn, userData, freeOnError) {}
315
316   static std::unique_ptr<IOBuf> takeOwnership(void* buf, uint64_t capacity,
317                                               uint64_t length,
318                                               FreeFunction freeFn = nullptr,
319                                               void* userData = nullptr,
320                                               bool freeOnError = true);
321   IOBuf(TakeOwnershipOp, void* buf, uint64_t capacity, uint64_t length,
322         FreeFunction freeFn = nullptr, void* userData = nullptr,
323         bool freeOnError = true);
324
325   /**
326    * Create a new IOBuf pointing to an existing data buffer made up of
327    * count objects of a given standard-layout type.
328    *
329    * This is dangerous -- it is essentially equivalent to doing
330    * reinterpret_cast<unsigned char*> on your data -- but it's often useful
331    * for serialization / deserialization.
332    *
333    * The new IOBuffer will assume ownership of the buffer, and free it
334    * appropriately (by calling the UniquePtr's custom deleter, or by calling
335    * delete or delete[] appropriately if there is no custom deleter)
336    * when the buffer is destroyed.  The custom deleter, if any, must never
337    * throw exceptions.
338    *
339    * The IOBuf data pointer will initially point to the start of the buffer,
340    * and the length will be the full capacity of the buffer (count *
341    * sizeof(T)).
342    *
343    * On error, std::bad_alloc will be thrown, and the buffer will be freed
344    * before throwing the error.
345    */
346   template <class UniquePtr>
347   static typename std::enable_if<detail::IsUniquePtrToSL<UniquePtr>::value,
348                                  std::unique_ptr<IOBuf>>::type
349   takeOwnership(UniquePtr&& buf, size_t count=1);
350
351   /**
352    * Create a new IOBuf object that points to an existing user-owned buffer.
353    *
354    * This should only be used when the caller knows the lifetime of the IOBuf
355    * object ahead of time and can ensure that all IOBuf objects that will point
356    * to this buffer will be destroyed before the buffer itself is destroyed.
357    *
358    * This buffer will not be freed automatically when the last IOBuf
359    * referencing it is destroyed.  It is the caller's responsibility to free
360    * the buffer after the last IOBuf has been destroyed.
361    *
362    * The IOBuf data pointer will initially point to the start of the buffer,
363    * and the length will be the full capacity of the buffer.
364    *
365    * An IOBuf created using wrapBuffer() will always be reported as shared.
366    * unshare() may be used to create a writable copy of the buffer.
367    *
368    * On error, std::bad_alloc will be thrown.
369    */
370   static std::unique_ptr<IOBuf> wrapBuffer(const void* buf, uint64_t capacity);
371   static std::unique_ptr<IOBuf> wrapBuffer(ByteRange br) {
372     return wrapBuffer(br.data(), br.size());
373   }
374   IOBuf(WrapBufferOp op, const void* buf, uint64_t capacity);
375   IOBuf(WrapBufferOp op, ByteRange br);
376
377   /**
378    * Convenience function to create a new IOBuf object that copies data from a
379    * user-supplied buffer, optionally allocating a given amount of
380    * headroom and tailroom.
381    */
382   static std::unique_ptr<IOBuf> copyBuffer(const void* buf, uint64_t size,
383                                            uint64_t headroom=0,
384                                            uint64_t minTailroom=0);
385   static std::unique_ptr<IOBuf> copyBuffer(ByteRange br,
386                                            uint64_t headroom=0,
387                                            uint64_t minTailroom=0) {
388     return copyBuffer(br.data(), br.size(), headroom, minTailroom);
389   }
390   IOBuf(CopyBufferOp op, const void* buf, uint64_t size,
391         uint64_t headroom=0, uint64_t minTailroom=0);
392   IOBuf(CopyBufferOp op, ByteRange br,
393         uint64_t headroom=0, uint64_t minTailroom=0);
394
395   /**
396    * Convenience function to create a new IOBuf object that copies data from a
397    * user-supplied string, optionally allocating a given amount of
398    * headroom and tailroom.
399    *
400    * Beware when attempting to invoke this function with a constant string
401    * literal and a headroom argument: you will likely end up invoking the
402    * version of copyBuffer() above.  IOBuf::copyBuffer("hello", 3) will treat
403    * the first argument as a const void*, and will invoke the version of
404    * copyBuffer() above, with the size argument of 3.
405    */
406   static std::unique_ptr<IOBuf> copyBuffer(const std::string& buf,
407                                            uint64_t headroom=0,
408                                            uint64_t minTailroom=0);
409   IOBuf(CopyBufferOp op, const std::string& buf,
410         uint64_t headroom=0, uint64_t minTailroom=0)
411     : IOBuf(op, buf.data(), buf.size(), headroom, minTailroom) {}
412
413   /**
414    * A version of copyBuffer() that returns a null pointer if the input string
415    * is empty.
416    */
417   static std::unique_ptr<IOBuf> maybeCopyBuffer(const std::string& buf,
418                                                 uint64_t headroom=0,
419                                                 uint64_t minTailroom=0);
420
421   /**
422    * Convenience function to free a chain of IOBufs held by a unique_ptr.
423    */
424   static void destroy(std::unique_ptr<IOBuf>&& data) {
425     auto destroyer = std::move(data);
426   }
427
428   /**
429    * Destroy this IOBuf.
430    *
431    * Deleting an IOBuf will automatically destroy all IOBufs in the chain.
432    * (See the comments above regarding the ownership model of IOBuf chains.
433    * All subsequent IOBufs in the chain are considered to be owned by the head
434    * of the chain.  Users should only explicitly delete the head of a chain.)
435    *
436    * When each individual IOBuf is destroyed, it will release its reference
437    * count on the underlying buffer.  If it was the last user of the buffer,
438    * the buffer will be freed.
439    */
440   ~IOBuf();
441
442   /**
443    * Check whether the chain is empty (i.e., whether the IOBufs in the
444    * chain have a total data length of zero).
445    *
446    * This method is semantically equivalent to
447    *   i->computeChainDataLength()==0
448    * but may run faster because it can short-circuit as soon as it
449    * encounters a buffer with length()!=0
450    */
451   bool empty() const;
452
453   /**
454    * Get the pointer to the start of the data.
455    */
456   const uint8_t* data() const {
457     return data_;
458   }
459
460   /**
461    * Get a writable pointer to the start of the data.
462    *
463    * The caller is responsible for calling unshare() first to ensure that it is
464    * actually safe to write to the buffer.
465    */
466   uint8_t* writableData() {
467     return data_;
468   }
469
470   /**
471    * Get the pointer to the end of the data.
472    */
473   const uint8_t* tail() const {
474     return data_ + length_;
475   }
476
477   /**
478    * Get a writable pointer to the end of the data.
479    *
480    * The caller is responsible for calling unshare() first to ensure that it is
481    * actually safe to write to the buffer.
482    */
483   uint8_t* writableTail() {
484     return data_ + length_;
485   }
486
487   /**
488    * Get the data length.
489    */
490   uint64_t length() const {
491     return length_;
492   }
493
494   /**
495    * Get the amount of head room.
496    *
497    * Returns the number of bytes in the buffer before the start of the data.
498    */
499   uint64_t headroom() const {
500     return data_ - buffer();
501   }
502
503   /**
504    * Get the amount of tail room.
505    *
506    * Returns the number of bytes in the buffer after the end of the data.
507    */
508   uint64_t tailroom() const {
509     return bufferEnd() - tail();
510   }
511
512   /**
513    * Get the pointer to the start of the buffer.
514    *
515    * Note that this is the pointer to the very beginning of the usable buffer,
516    * not the start of valid data within the buffer.  Use the data() method to
517    * get a pointer to the start of the data within the buffer.
518    */
519   const uint8_t* buffer() const {
520     return buf_;
521   }
522
523   /**
524    * Get a writable pointer to the start of the buffer.
525    *
526    * The caller is responsible for calling unshare() first to ensure that it is
527    * actually safe to write to the buffer.
528    */
529   uint8_t* writableBuffer() {
530     return buf_;
531   }
532
533   /**
534    * Get the pointer to the end of the buffer.
535    *
536    * Note that this is the pointer to the very end of the usable buffer,
537    * not the end of valid data within the buffer.  Use the tail() method to
538    * get a pointer to the end of the data within the buffer.
539    */
540   const uint8_t* bufferEnd() const {
541     return buf_ + capacity_;
542   }
543
544   /**
545    * Get the total size of the buffer.
546    *
547    * This returns the total usable length of the buffer.  Use the length()
548    * method to get the length of the actual valid data in this IOBuf.
549    */
550   uint64_t capacity() const {
551     return capacity_;
552   }
553
554   /**
555    * Get a pointer to the next IOBuf in this chain.
556    */
557   IOBuf* next() {
558     return next_;
559   }
560   const IOBuf* next() const {
561     return next_;
562   }
563
564   /**
565    * Get a pointer to the previous IOBuf in this chain.
566    */
567   IOBuf* prev() {
568     return prev_;
569   }
570   const IOBuf* prev() const {
571     return prev_;
572   }
573
574   /**
575    * Shift the data forwards in the buffer.
576    *
577    * This shifts the data pointer forwards in the buffer to increase the
578    * headroom.  This is commonly used to increase the headroom in a newly
579    * allocated buffer.
580    *
581    * The caller is responsible for ensuring that there is sufficient
582    * tailroom in the buffer before calling advance().
583    *
584    * If there is a non-zero data length, advance() will use memmove() to shift
585    * the data forwards in the buffer.  In this case, the caller is responsible
586    * for making sure the buffer is unshared, so it will not affect other IOBufs
587    * that may be sharing the same underlying buffer.
588    */
589   void advance(uint64_t amount) {
590     // In debug builds, assert if there is a problem.
591     assert(amount <= tailroom());
592
593     if (length_ > 0) {
594       memmove(data_ + amount, data_, length_);
595     }
596     data_ += amount;
597   }
598
599   /**
600    * Shift the data backwards in the buffer.
601    *
602    * The caller is responsible for ensuring that there is sufficient headroom
603    * in the buffer before calling retreat().
604    *
605    * If there is a non-zero data length, retreat() will use memmove() to shift
606    * the data backwards in the buffer.  In this case, the caller is responsible
607    * for making sure the buffer is unshared, so it will not affect other IOBufs
608    * that may be sharing the same underlying buffer.
609    */
610   void retreat(uint64_t amount) {
611     // In debug builds, assert if there is a problem.
612     assert(amount <= headroom());
613
614     if (length_ > 0) {
615       memmove(data_ - amount, data_, length_);
616     }
617     data_ -= amount;
618   }
619
620   /**
621    * Adjust the data pointer to include more valid data at the beginning.
622    *
623    * This moves the data pointer backwards to include more of the available
624    * buffer.  The caller is responsible for ensuring that there is sufficient
625    * headroom for the new data.  The caller is also responsible for populating
626    * this section with valid data.
627    *
628    * This does not modify any actual data in the buffer.
629    */
630   void prepend(uint64_t amount) {
631     DCHECK_LE(amount, headroom());
632     data_ -= amount;
633     length_ += amount;
634   }
635
636   /**
637    * Adjust the tail pointer to include more valid data at the end.
638    *
639    * This moves the tail pointer forwards to include more of the available
640    * buffer.  The caller is responsible for ensuring that there is sufficient
641    * tailroom for the new data.  The caller is also responsible for populating
642    * this section with valid data.
643    *
644    * This does not modify any actual data in the buffer.
645    */
646   void append(uint64_t amount) {
647     DCHECK_LE(amount, tailroom());
648     length_ += amount;
649   }
650
651   /**
652    * Adjust the data pointer forwards to include less valid data.
653    *
654    * This moves the data pointer forwards so that the first amount bytes are no
655    * longer considered valid data.  The caller is responsible for ensuring that
656    * amount is less than or equal to the actual data length.
657    *
658    * This does not modify any actual data in the buffer.
659    */
660   void trimStart(uint64_t amount) {
661     DCHECK_LE(amount, length_);
662     data_ += amount;
663     length_ -= amount;
664   }
665
666   /**
667    * Adjust the tail pointer backwards to include less valid data.
668    *
669    * This moves the tail pointer backwards so that the last amount bytes are no
670    * longer considered valid data.  The caller is responsible for ensuring that
671    * amount is less than or equal to the actual data length.
672    *
673    * This does not modify any actual data in the buffer.
674    */
675   void trimEnd(uint64_t amount) {
676     DCHECK_LE(amount, length_);
677     length_ -= amount;
678   }
679
680   /**
681    * Clear the buffer.
682    *
683    * Postcondition: headroom() == 0, length() == 0, tailroom() == capacity()
684    */
685   void clear() {
686     data_ = writableBuffer();
687     length_ = 0;
688   }
689
690   /**
691    * Ensure that this buffer has at least minHeadroom headroom bytes and at
692    * least minTailroom tailroom bytes.  The buffer must be writable
693    * (you must call unshare() before this, if necessary).
694    *
695    * Postcondition: headroom() >= minHeadroom, tailroom() >= minTailroom,
696    * the data (between data() and data() + length()) is preserved.
697    */
698   void reserve(uint64_t minHeadroom, uint64_t minTailroom) {
699     // Maybe we don't need to do anything.
700     if (headroom() >= minHeadroom && tailroom() >= minTailroom) {
701       return;
702     }
703     // If the buffer is empty but we have enough total room (head + tail),
704     // move the data_ pointer around.
705     if (length() == 0 &&
706         headroom() + tailroom() >= minHeadroom + minTailroom) {
707       data_ = writableBuffer() + minHeadroom;
708       return;
709     }
710     // Bah, we have to do actual work.
711     reserveSlow(minHeadroom, minTailroom);
712   }
713
714   /**
715    * Return true if this IOBuf is part of a chain of multiple IOBufs, or false
716    * if this is the only IOBuf in its chain.
717    */
718   bool isChained() const {
719     assert((next_ == this) == (prev_ == this));
720     return next_ != this;
721   }
722
723   /**
724    * Get the number of IOBufs in this chain.
725    *
726    * Beware that this method has to walk the entire chain.
727    * Use isChained() if you just want to check if this IOBuf is part of a chain
728    * or not.
729    */
730   size_t countChainElements() const;
731
732   /**
733    * Get the length of all the data in this IOBuf chain.
734    *
735    * Beware that this method has to walk the entire chain.
736    */
737   uint64_t computeChainDataLength() const;
738
739   /**
740    * Insert another IOBuf chain immediately before this IOBuf.
741    *
742    * For example, if there are two IOBuf chains (A, B, C) and (D, E, F),
743    * and B->prependChain(D) is called, the (D, E, F) chain will be subsumed
744    * and become part of the chain starting at A, which will now look like
745    * (A, D, E, F, B, C)
746    *
747    * Note that since IOBuf chains are circular, head->prependChain(other) can
748    * be used to append the other chain at the very end of the chain pointed to
749    * by head.  For example, if there are two IOBuf chains (A, B, C) and
750    * (D, E, F), and A->prependChain(D) is called, the chain starting at A will
751    * now consist of (A, B, C, D, E, F)
752    *
753    * The elements in the specified IOBuf chain will become part of this chain,
754    * and will be owned by the head of this chain.  When this chain is
755    * destroyed, all elements in the supplied chain will also be destroyed.
756    *
757    * For this reason, appendChain() only accepts an rvalue-reference to a
758    * unique_ptr(), to make it clear that it is taking ownership of the supplied
759    * chain.  If you have a raw pointer, you can pass in a new temporary
760    * unique_ptr around the raw pointer.  If you have an existing,
761    * non-temporary unique_ptr, you must call std::move(ptr) to make it clear
762    * that you are destroying the original pointer.
763    */
764   void prependChain(std::unique_ptr<IOBuf>&& iobuf);
765
766   /**
767    * Append another IOBuf chain immediately after this IOBuf.
768    *
769    * For example, if there are two IOBuf chains (A, B, C) and (D, E, F),
770    * and B->appendChain(D) is called, the (D, E, F) chain will be subsumed
771    * and become part of the chain starting at A, which will now look like
772    * (A, B, D, E, F, C)
773    *
774    * The elements in the specified IOBuf chain will become part of this chain,
775    * and will be owned by the head of this chain.  When this chain is
776    * destroyed, all elements in the supplied chain will also be destroyed.
777    *
778    * For this reason, appendChain() only accepts an rvalue-reference to a
779    * unique_ptr(), to make it clear that it is taking ownership of the supplied
780    * chain.  If you have a raw pointer, you can pass in a new temporary
781    * unique_ptr around the raw pointer.  If you have an existing,
782    * non-temporary unique_ptr, you must call std::move(ptr) to make it clear
783    * that you are destroying the original pointer.
784    */
785   void appendChain(std::unique_ptr<IOBuf>&& iobuf) {
786     // Just use prependChain() on the next element in our chain
787     next_->prependChain(std::move(iobuf));
788   }
789
790   /**
791    * Remove this IOBuf from its current chain.
792    *
793    * Since ownership of all elements an IOBuf chain is normally maintained by
794    * the head of the chain, unlink() transfers ownership of this IOBuf from the
795    * chain and gives it to the caller.  A new unique_ptr to the IOBuf is
796    * returned to the caller.  The caller must store the returned unique_ptr (or
797    * call release() on it) to take ownership, otherwise the IOBuf will be
798    * immediately destroyed.
799    *
800    * Since unlink transfers ownership of the IOBuf to the caller, be careful
801    * not to call unlink() on the head of a chain if you already maintain
802    * ownership on the head of the chain via other means.  The pop() method
803    * is a better choice for that situation.
804    */
805   std::unique_ptr<IOBuf> unlink() {
806     next_->prev_ = prev_;
807     prev_->next_ = next_;
808     prev_ = this;
809     next_ = this;
810     return std::unique_ptr<IOBuf>(this);
811   }
812
813   /**
814    * Remove this IOBuf from its current chain and return a unique_ptr to
815    * the IOBuf that formerly followed it in the chain.
816    */
817   std::unique_ptr<IOBuf> pop() {
818     IOBuf *next = next_;
819     next_->prev_ = prev_;
820     prev_->next_ = next_;
821     prev_ = this;
822     next_ = this;
823     return std::unique_ptr<IOBuf>((next == this) ? nullptr : next);
824   }
825
826   /**
827    * Remove a subchain from this chain.
828    *
829    * Remove the subchain starting at head and ending at tail from this chain.
830    *
831    * Returns a unique_ptr pointing to head.  (In other words, ownership of the
832    * head of the subchain is transferred to the caller.)  If the caller ignores
833    * the return value and lets the unique_ptr be destroyed, the subchain will
834    * be immediately destroyed.
835    *
836    * The subchain referenced by the specified head and tail must be part of the
837    * same chain as the current IOBuf, but must not contain the current IOBuf.
838    * However, the specified head and tail may be equal to each other (i.e.,
839    * they may be a subchain of length 1).
840    */
841   std::unique_ptr<IOBuf> separateChain(IOBuf* head, IOBuf* tail) {
842     assert(head != this);
843     assert(tail != this);
844
845     head->prev_->next_ = tail->next_;
846     tail->next_->prev_ = head->prev_;
847
848     head->prev_ = tail;
849     tail->next_ = head;
850
851     return std::unique_ptr<IOBuf>(head);
852   }
853
854   /**
855    * Return true if at least one of the IOBufs in this chain are shared,
856    * or false if all of the IOBufs point to unique buffers.
857    *
858    * Use isSharedOne() to only check this IOBuf rather than the entire chain.
859    */
860   bool isShared() const {
861     const IOBuf* current = this;
862     while (true) {
863       if (current->isSharedOne()) {
864         return true;
865       }
866       current = current->next_;
867       if (current == this) {
868         return false;
869       }
870     }
871   }
872
873   /**
874    * Return true if all IOBufs in this chain are managed by the usual
875    * refcounting mechanism (and so the lifetime of the underlying memory
876    * can be extended by clone()).
877    */
878   bool isManaged() const {
879     const IOBuf* current = this;
880     while (true) {
881       if (!current->isManagedOne()) {
882         return false;
883       }
884       current = current->next_;
885       if (current == this) {
886         return true;
887       }
888     }
889   }
890
891   /**
892    * Return true if this IOBuf is managed by the usual refcounting mechanism
893    * (and so the lifetime of the underlying memory can be extended by
894    * cloneOne()).
895    */
896   bool isManagedOne() const {
897     return sharedInfo();
898   }
899
900   /**
901    * Return true if other IOBufs are also pointing to the buffer used by this
902    * IOBuf, and false otherwise.
903    *
904    * If this IOBuf points at a buffer owned by another (non-IOBuf) part of the
905    * code (i.e., if the IOBuf was created using wrapBuffer(), or was cloned
906    * from such an IOBuf), it is always considered shared.
907    *
908    * This only checks the current IOBuf, and not other IOBufs in the chain.
909    */
910   bool isSharedOne() const {
911     // If this is a user-owned buffer, it is always considered shared
912     if (UNLIKELY(!sharedInfo())) {
913       return true;
914     }
915
916     if (LIKELY(!(flags() & kFlagMaybeShared))) {
917       return false;
918     }
919
920     // kFlagMaybeShared is set, so we need to check the reference count.
921     // (Checking the reference count requires an atomic operation, which is why
922     // we prefer to only check kFlagMaybeShared if possible.)
923     bool shared = sharedInfo()->refcount.load(std::memory_order_acquire) > 1;
924     if (!shared) {
925       // we're the last one left
926       clearFlags(kFlagMaybeShared);
927     }
928     return shared;
929   }
930
931   /**
932    * Ensure that this IOBuf has a unique buffer that is not shared by other
933    * IOBufs.
934    *
935    * unshare() operates on an entire chain of IOBuf objects.  If the chain is
936    * shared, it may also coalesce the chain when making it unique.  If the
937    * chain is coalesced, subsequent IOBuf objects in the current chain will be
938    * automatically deleted.
939    *
940    * Note that buffers owned by other (non-IOBuf) users are automatically
941    * considered shared.
942    *
943    * Throws std::bad_alloc on error.  On error the IOBuf chain will be
944    * unmodified.
945    *
946    * Currently unshare may also throw std::overflow_error if it tries to
947    * coalesce.  (TODO: In the future it would be nice if unshare() were smart
948    * enough not to coalesce the entire buffer if the data is too large.
949    * However, in practice this seems unlikely to become an issue.)
950    */
951   void unshare() {
952     if (isChained()) {
953       unshareChained();
954     } else {
955       unshareOne();
956     }
957   }
958
959   /**
960    * Ensure that this IOBuf has a unique buffer that is not shared by other
961    * IOBufs.
962    *
963    * unshareOne() operates on a single IOBuf object.  This IOBuf will have a
964    * unique buffer after unshareOne() returns, but other IOBufs in the chain
965    * may still be shared after unshareOne() returns.
966    *
967    * Throws std::bad_alloc on error.  On error the IOBuf will be unmodified.
968    */
969   void unshareOne() {
970     if (isSharedOne()) {
971       unshareOneSlow();
972     }
973   }
974
975   /**
976    * Ensure that the memory that IOBufs in this chain refer to will continue to
977    * be allocated for as long as the IOBufs of the chain (or any clone()s
978    * created from this point onwards) is alive.
979    *
980    * This only has an effect for user-owned buffers (created with the
981    * WRAP_BUFFER constructor or wrapBuffer factory function), in which case
982    * those buffers are unshared.
983    */
984   void makeManaged() {
985     if (isChained()) {
986       makeManagedChained();
987     } else {
988       makeManagedOne();
989     }
990   }
991
992   /**
993    * Ensure that the memory that this IOBuf refers to will continue to be
994    * allocated for as long as this IOBuf (or any clone()s created from this
995    * point onwards) is alive.
996    *
997    * This only has an effect for user-owned buffers (created with the
998    * WRAP_BUFFER constructor or wrapBuffer factory function), in which case
999    * those buffers are unshared.
1000    */
1001   void makeManagedOne() {
1002     if (!isManagedOne()) {
1003       // We can call the internal function directly; unmanaged implies shared.
1004       unshareOneSlow();
1005     }
1006   }
1007
1008   /**
1009    * Coalesce this IOBuf chain into a single buffer.
1010    *
1011    * This method moves all of the data in this IOBuf chain into a single
1012    * contiguous buffer, if it is not already in one buffer.  After coalesce()
1013    * returns, this IOBuf will be a chain of length one.  Other IOBufs in the
1014    * chain will be automatically deleted.
1015    *
1016    * After coalescing, the IOBuf will have at least as much headroom as the
1017    * first IOBuf in the chain, and at least as much tailroom as the last IOBuf
1018    * in the chain.
1019    *
1020    * Throws std::bad_alloc on error.  On error the IOBuf chain will be
1021    * unmodified.
1022    *
1023    * Returns ByteRange that points to the data IOBuf stores.
1024    */
1025   ByteRange coalesce() {
1026     if (isChained()) {
1027       coalesceSlow();
1028     }
1029     return ByteRange(data_, length_);
1030   }
1031
1032   /**
1033    * Ensure that this chain has at least maxLength bytes available as a
1034    * contiguous memory range.
1035    *
1036    * This method coalesces whole buffers in the chain into this buffer as
1037    * necessary until this buffer's length() is at least maxLength.
1038    *
1039    * After coalescing, the IOBuf will have at least as much headroom as the
1040    * first IOBuf in the chain, and at least as much tailroom as the last IOBuf
1041    * that was coalesced.
1042    *
1043    * Throws std::bad_alloc or std::overflow_error on error.  On error the IOBuf
1044    * chain will be unmodified.  Throws std::overflow_error if maxLength is
1045    * longer than the total chain length.
1046    *
1047    * Upon return, either enough of the chain was coalesced into a contiguous
1048    * region, or the entire chain was coalesced.  That is,
1049    * length() >= maxLength || !isChained() is true.
1050    */
1051   void gather(uint64_t maxLength) {
1052     if (!isChained() || length_ >= maxLength) {
1053       return;
1054     }
1055     coalesceSlow(maxLength);
1056   }
1057
1058   /**
1059    * Return a new IOBuf chain sharing the same data as this chain.
1060    *
1061    * The new IOBuf chain will normally point to the same underlying data
1062    * buffers as the original chain.  (The one exception to this is if some of
1063    * the IOBufs in this chain contain small internal data buffers which cannot
1064    * be shared.)
1065    */
1066   std::unique_ptr<IOBuf> clone() const;
1067
1068   /**
1069    * Return a new IOBuf with the same data as this IOBuf.
1070    *
1071    * The new IOBuf returned will not be part of a chain (even if this IOBuf is
1072    * part of a larger chain).
1073    */
1074   std::unique_ptr<IOBuf> cloneOne() const;
1075
1076   /**
1077    * Similar to Clone(). But use other as the head node. Other nodes in the
1078    * chain (if any) will be allocted on heap.
1079    */
1080   void cloneInto(IOBuf& other) const;
1081
1082   /**
1083    * Similar to CloneOne(). But to fill an existing IOBuf instead of a new
1084    * IOBuf.
1085    */
1086   void cloneOneInto(IOBuf& other) const;
1087
1088   /**
1089    * Return an iovector suitable for e.g. writev()
1090    *
1091    *   auto iov = buf->getIov();
1092    *   auto xfer = writev(fd, iov.data(), iov.size());
1093    *
1094    * Naturally, the returned iovector is invalid if you modify the buffer
1095    * chain.
1096    */
1097   folly::fbvector<struct iovec> getIov() const;
1098
1099   /**
1100    * Update an existing iovec array with the IOBuf data.
1101    *
1102    * New iovecs will be appended to the existing vector; anything already
1103    * present in the vector will be left unchanged.
1104    *
1105    * Naturally, the returned iovec data will be invalid if you modify the
1106    * buffer chain.
1107    */
1108   void appendToIov(folly::fbvector<struct iovec>* iov) const;
1109
1110   /**
1111    * Fill an iovec array with the IOBuf data.
1112    *
1113    * Returns the number of iovec filled. If there are more buffer than
1114    * iovec, returns 0. This version is suitable to use with stack iovec
1115    * arrays.
1116    *
1117    * Naturally, the filled iovec data will be invalid if you modify the
1118    * buffer chain.
1119    */
1120   size_t fillIov(struct iovec* iov, size_t len) const;
1121
1122   /*
1123    * Overridden operator new and delete.
1124    * These perform specialized memory management to help support
1125    * createCombined(), which allocates IOBuf objects together with the buffer
1126    * data.
1127    */
1128   void* operator new(size_t size);
1129   void* operator new(size_t size, void* ptr);
1130   void operator delete(void* ptr);
1131
1132   /**
1133    * Destructively convert this IOBuf to a fbstring efficiently.
1134    * We rely on fbstring's AcquireMallocatedString constructor to
1135    * transfer memory.
1136    */
1137   fbstring moveToFbString();
1138
1139   /**
1140    * Iteration support: a chain of IOBufs may be iterated through using
1141    * STL-style iterators over const ByteRanges.  Iterators are only invalidated
1142    * if the IOBuf that they currently point to is removed.
1143    */
1144   Iterator cbegin() const;
1145   Iterator cend() const;
1146   Iterator begin() const;
1147   Iterator end() const;
1148
1149   /**
1150    * Allocate a new null buffer.
1151    *
1152    * This can be used to allocate an empty IOBuf on the stack.  It will have no
1153    * space allocated for it.  This is generally useful only to later use move
1154    * assignment to fill out the IOBuf.
1155    */
1156   IOBuf() noexcept;
1157
1158   /**
1159    * Move constructor and assignment operator.
1160    *
1161    * In general, you should only ever move the head of an IOBuf chain.
1162    * Internal nodes in an IOBuf chain are owned by the head of the chain, and
1163    * should not be moved from.  (Technically, nothing prevents you from moving
1164    * a non-head node, but the moved-to node will replace the moved-from node in
1165    * the chain.  This has implications for ownership, since non-head nodes are
1166    * owned by the chain head.  You are then responsible for relinquishing
1167    * ownership of the moved-to node, and manually deleting the moved-from
1168    * node.)
1169    *
1170    * With the move assignment operator, the destination of the move should be
1171    * the head of an IOBuf chain or a solitary IOBuf not part of a chain.  If
1172    * the move destination is part of a chain, all other IOBufs in the chain
1173    * will be deleted.
1174    */
1175   IOBuf(IOBuf&& other) noexcept;
1176   IOBuf& operator=(IOBuf&& other) noexcept;
1177
1178   IOBuf(const IOBuf& other);
1179   IOBuf& operator=(const IOBuf& other);
1180
1181  private:
1182   enum FlagsEnum : uintptr_t {
1183     // Adding any more flags would not work on 32-bit architectures,
1184     // as these flags are stashed in the least significant 2 bits of a
1185     // max-align-aligned pointer.
1186     kFlagFreeSharedInfo = 0x1,
1187     kFlagMaybeShared = 0x2,
1188     kFlagMask = kFlagFreeSharedInfo | kFlagMaybeShared
1189   };
1190
1191   struct SharedInfo {
1192     SharedInfo();
1193     SharedInfo(FreeFunction fn, void* arg);
1194
1195     // A pointer to a function to call to free the buffer when the refcount
1196     // hits 0.  If this is null, free() will be used instead.
1197     FreeFunction freeFn;
1198     void* userData;
1199     std::atomic<uint32_t> refcount;
1200   };
1201   // Helper structs for use by operator new and delete
1202   struct HeapPrefix;
1203   struct HeapStorage;
1204   struct HeapFullStorage;
1205
1206   /**
1207    * Create a new IOBuf pointing to an external buffer.
1208    *
1209    * The caller is responsible for holding a reference count for this new
1210    * IOBuf.  The IOBuf constructor does not automatically increment the
1211    * reference count.
1212    */
1213   struct InternalConstructor {};  // avoid conflicts
1214   IOBuf(InternalConstructor, uintptr_t flagsAndSharedInfo,
1215         uint8_t* buf, uint64_t capacity,
1216         uint8_t* data, uint64_t length);
1217
1218   void unshareOneSlow();
1219   void unshareChained();
1220   void makeManagedChained();
1221   void coalesceSlow();
1222   void coalesceSlow(size_t maxLength);
1223   // newLength must be the entire length of the buffers between this and
1224   // end (no truncation)
1225   void coalesceAndReallocate(
1226       size_t newHeadroom,
1227       size_t newLength,
1228       IOBuf* end,
1229       size_t newTailroom);
1230   void coalesceAndReallocate(size_t newLength, IOBuf* end) {
1231     coalesceAndReallocate(headroom(), newLength, end, end->prev_->tailroom());
1232   }
1233   void decrementRefcount();
1234   void reserveSlow(uint64_t minHeadroom, uint64_t minTailroom);
1235   void freeExtBuffer();
1236
1237   static size_t goodExtBufferSize(uint64_t minCapacity);
1238   static void initExtBuffer(uint8_t* buf, size_t mallocSize,
1239                             SharedInfo** infoReturn,
1240                             uint64_t* capacityReturn);
1241   static void allocExtBuffer(uint64_t minCapacity,
1242                              uint8_t** bufReturn,
1243                              SharedInfo** infoReturn,
1244                              uint64_t* capacityReturn);
1245   static void releaseStorage(HeapStorage* storage, uint16_t freeFlags);
1246   static void freeInternalBuf(void* buf, void* userData);
1247
1248   /*
1249    * Member variables
1250    */
1251
1252   /*
1253    * Links to the next and the previous IOBuf in this chain.
1254    *
1255    * The chain is circularly linked (the last element in the chain points back
1256    * at the head), and next_ and prev_ can never be null.  If this IOBuf is the
1257    * only element in the chain, next_ and prev_ will both point to this.
1258    */
1259   IOBuf* next_{this};
1260   IOBuf* prev_{this};
1261
1262   /*
1263    * A pointer to the start of the data referenced by this IOBuf, and the
1264    * length of the data.
1265    *
1266    * This may refer to any subsection of the actual buffer capacity.
1267    */
1268   uint8_t* data_{nullptr};
1269   uint8_t* buf_{nullptr};
1270   uint64_t length_{0};
1271   uint64_t capacity_{0};
1272
1273   // Pack flags in least significant 2 bits, sharedInfo in the rest
1274   mutable uintptr_t flagsAndSharedInfo_{0};
1275
1276   static inline uintptr_t packFlagsAndSharedInfo(uintptr_t flags,
1277                                                  SharedInfo* info) {
1278     uintptr_t uinfo = reinterpret_cast<uintptr_t>(info);
1279     DCHECK_EQ(flags & ~kFlagMask, 0);
1280     DCHECK_EQ(uinfo & kFlagMask, 0);
1281     return flags | uinfo;
1282   }
1283
1284   inline SharedInfo* sharedInfo() const {
1285     return reinterpret_cast<SharedInfo*>(flagsAndSharedInfo_ & ~kFlagMask);
1286   }
1287
1288   inline void setSharedInfo(SharedInfo* info) {
1289     uintptr_t uinfo = reinterpret_cast<uintptr_t>(info);
1290     DCHECK_EQ(uinfo & kFlagMask, 0);
1291     flagsAndSharedInfo_ = (flagsAndSharedInfo_ & kFlagMask) | uinfo;
1292   }
1293
1294   inline uintptr_t flags() const {
1295     return flagsAndSharedInfo_ & kFlagMask;
1296   }
1297
1298   // flags_ are changed from const methods
1299   inline void setFlags(uintptr_t flags) const {
1300     DCHECK_EQ(flags & ~kFlagMask, 0);
1301     flagsAndSharedInfo_ |= flags;
1302   }
1303
1304   inline void clearFlags(uintptr_t flags) const {
1305     DCHECK_EQ(flags & ~kFlagMask, 0);
1306     flagsAndSharedInfo_ &= ~flags;
1307   }
1308
1309   inline void setFlagsAndSharedInfo(uintptr_t flags, SharedInfo* info) {
1310     flagsAndSharedInfo_ = packFlagsAndSharedInfo(flags, info);
1311   }
1312
1313   struct DeleterBase {
1314     virtual ~DeleterBase() { }
1315     virtual void dispose(void* p) = 0;
1316   };
1317
1318   template <class UniquePtr>
1319   struct UniquePtrDeleter : public DeleterBase {
1320     typedef typename UniquePtr::pointer Pointer;
1321     typedef typename UniquePtr::deleter_type Deleter;
1322
1323     explicit UniquePtrDeleter(Deleter deleter) : deleter_(std::move(deleter)){ }
1324     void dispose(void* p) {
1325       try {
1326         deleter_(static_cast<Pointer>(p));
1327         delete this;
1328       } catch (...) {
1329         abort();
1330       }
1331     }
1332
1333    private:
1334     Deleter deleter_;
1335   };
1336
1337   static void freeUniquePtrBuffer(void* ptr, void* userData) {
1338     static_cast<DeleterBase*>(userData)->dispose(ptr);
1339   }
1340 };
1341
1342 /**
1343  * Hasher for IOBuf objects. Hashes the entire chain using SpookyHashV2.
1344  */
1345 struct IOBufHash {
1346   size_t operator()(const IOBuf& buf) const;
1347   size_t operator()(const std::unique_ptr<IOBuf>& buf) const {
1348     return buf ? (*this)(*buf) : 0;
1349   }
1350 };
1351
1352 /**
1353  * Equality predicate for IOBuf objects. Compares data in the entire chain.
1354  */
1355 struct IOBufEqual {
1356   bool operator()(const IOBuf& a, const IOBuf& b) const;
1357   bool operator()(const std::unique_ptr<IOBuf>& a,
1358                   const std::unique_ptr<IOBuf>& b) const {
1359     if (!a && !b) {
1360       return true;
1361     } else if (!a || !b) {
1362       return false;
1363     } else {
1364       return (*this)(*a, *b);
1365     }
1366   }
1367 };
1368
1369 template <class UniquePtr>
1370 typename std::enable_if<detail::IsUniquePtrToSL<UniquePtr>::value,
1371                         std::unique_ptr<IOBuf>>::type
1372 IOBuf::takeOwnership(UniquePtr&& buf, size_t count) {
1373   size_t size = count * sizeof(typename UniquePtr::element_type);
1374   auto deleter = new UniquePtrDeleter<UniquePtr>(buf.get_deleter());
1375   return takeOwnership(buf.release(),
1376                        size,
1377                        &IOBuf::freeUniquePtrBuffer,
1378                        deleter);
1379 }
1380
1381 inline std::unique_ptr<IOBuf> IOBuf::copyBuffer(
1382     const void* data, uint64_t size, uint64_t headroom,
1383     uint64_t minTailroom) {
1384   uint64_t capacity = headroom + size + minTailroom;
1385   std::unique_ptr<IOBuf> buf = create(capacity);
1386   buf->advance(headroom);
1387   memcpy(buf->writableData(), data, size);
1388   buf->append(size);
1389   return buf;
1390 }
1391
1392 inline std::unique_ptr<IOBuf> IOBuf::copyBuffer(const std::string& buf,
1393                                                 uint64_t headroom,
1394                                                 uint64_t minTailroom) {
1395   return copyBuffer(buf.data(), buf.size(), headroom, minTailroom);
1396 }
1397
1398 inline std::unique_ptr<IOBuf> IOBuf::maybeCopyBuffer(const std::string& buf,
1399                                                      uint64_t headroom,
1400                                                      uint64_t minTailroom) {
1401   if (buf.empty()) {
1402     return nullptr;
1403   }
1404   return copyBuffer(buf.data(), buf.size(), headroom, minTailroom);
1405 }
1406
1407 class IOBuf::Iterator : public boost::iterator_facade<
1408     IOBuf::Iterator,  // Derived
1409     const ByteRange,  // Value
1410     boost::forward_traversal_tag  // Category or traversal
1411   > {
1412   friend class boost::iterator_core_access;
1413  public:
1414   // Note that IOBufs are stored as a circular list without a guard node,
1415   // so pos == end is ambiguous (it may mean "begin" or "end").  To solve
1416   // the ambiguity (at the cost of one extra comparison in the "increment"
1417   // code path), we define end iterators as having pos_ == end_ == nullptr
1418   // and we only allow forward iteration.
1419   explicit Iterator(const IOBuf* pos, const IOBuf* end)
1420     : pos_(pos),
1421       end_(end) {
1422     // Sadly, we must return by const reference, not by value.
1423     if (pos_) {
1424       setVal();
1425     }
1426   }
1427
1428  private:
1429   void setVal() {
1430     val_ = ByteRange(pos_->data(), pos_->tail());
1431   }
1432
1433   void adjustForEnd() {
1434     if (pos_ == end_) {
1435       pos_ = end_ = nullptr;
1436       val_ = ByteRange();
1437     } else {
1438       setVal();
1439     }
1440   }
1441
1442   const ByteRange& dereference() const {
1443     return val_;
1444   }
1445
1446   bool equal(const Iterator& other) const {
1447     // We must compare end_ in addition to pos_, because forward traversal
1448     // requires that if two iterators are equal (a == b) and dereferenceable,
1449     // then ++a == ++b.
1450     return pos_ == other.pos_ && end_ == other.end_;
1451   }
1452
1453   void increment() {
1454     pos_ = pos_->next();
1455     adjustForEnd();
1456   }
1457
1458   const IOBuf* pos_;
1459   const IOBuf* end_;
1460   ByteRange val_;
1461 };
1462
1463 inline IOBuf::Iterator IOBuf::begin() const { return cbegin(); }
1464 inline IOBuf::Iterator IOBuf::end() const { return cend(); }
1465
1466 } // folly
1467
1468 #pragma GCC diagnostic pop