folly/small_vector.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 /*
  18  * For high-level documentation and usage examples see
  19  * folly/docs/small_vector.md
  20  *
  21  * @author Jordan DeLong <delong.j@fb.com>
  22  */
  23 #ifndef FOLLY_SMALL_VECTOR_H_
  24 #define FOLLY_SMALL_VECTOR_H_
  25
  26 #include <folly/Portability.h>
  27
  28 #include <stdexcept>
  29 #include <cstdlib>
  30 #include <type_traits>
  31 #include <algorithm>
  32 #include <iterator>
  33 #include <cassert>
  34
  35 #include <boost/operators.hpp>
  36 #include <boost/type_traits.hpp>
  37 #include <boost/mpl/if.hpp>
  38 #include <boost/mpl/eval_if.hpp>
  39 #include <boost/mpl/vector.hpp>
  40 #include <boost/mpl/front.hpp>
  41 #include <boost/mpl/filter_view.hpp>
  42 #include <boost/mpl/identity.hpp>
  43 #include <boost/mpl/placeholders.hpp>
  44 #include <boost/mpl/empty.hpp>
  45 #include <boost/mpl/size.hpp>
  46 #include <boost/mpl/count.hpp>
  47 #include <boost/mpl/max.hpp>
  48
  49 #include <folly/Malloc.h>
  50
  51 #if defined(__GNUC__) && FOLLY_X64
  52 # include <folly/SmallLocks.h>
  53 # define FB_PACK_ATTR FOLLY_PACK_ATTR
  54 # define FB_PACK_PUSH FOLLY_PACK_PUSH
  55 # define FB_PACK_POP FOLLY_PACK_POP
  56 #else
  57 # define FB_PACK_ATTR
  58 # define FB_PACK_PUSH
  59 # define FB_PACK_POP
  60 #endif
  61
  62 #if FOLLY_HAVE_MALLOC_SIZE
  63   extern "C" std::size_t malloc_size(const void*);
  64 # if !FOLLY_HAVE_MALLOC_USABLE_SIZE
  65 #  define malloc_usable_size malloc_size
  66 # endif
  67 # ifndef malloc_usable_size
  68 #  define malloc_usable_size malloc_size
  69 # endif
  70 #endif
  71
  72 // Ignore shadowing warnings within this file, so includers can use -Wshadow.
  73 #pragma GCC diagnostic push
  74 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wshadow"
  75
  76 namespace folly {
  77
  78 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  79
  80 namespace small_vector_policy {
  81
  82 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  83
  84 /*
  85  * A flag which makes us refuse to use the heap at all.  If we
  86  * overflow the in situ capacity we throw an exception.
  87  */
  88 struct NoHeap;
  89
  90 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  91
  92 } // small_vector_policy
  93
  94 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  95
  96 template<class T, std::size_t M, class A, class B, class C>
  97 class small_vector;
  98
  99 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 100
 101 namespace detail {
 102
 103   /*
 104    * Move a range to a range of uninitialized memory.  Assumes the
 105    * ranges don't overlap.
 106    */
 107   template<class T>
 108   typename std::enable_if<
 109     !FOLLY_IS_TRIVIALLY_COPYABLE(T)
 110   >::type
 111   moveToUninitialized(T* first, T* last, T* out) {
 112     std::size_t idx = 0;
 113     try {
 114       for (; first != last; ++first, ++idx) {
 115         new (&out[idx]) T(std::move(*first));
 116       }
 117     } catch (...) {
 118       // Even for callers trying to give the strong guarantee
 119       // (e.g. push_back) it's ok to assume here that we don't have to
 120       // move things back and that it was a copy constructor that
 121       // threw: if someone throws from a move constructor the effects
 122       // are unspecified.
 123       for (std::size_t i = 0; i < idx; ++i) {
 124         out[i].~T();
 125       }
 126       throw;
 127     }
 128   }
 129
 130   // Specialization for trivially copyable types.
 131   template<class T>
 132   typename std::enable_if<
 133     FOLLY_IS_TRIVIALLY_COPYABLE(T)
 134   >::type
 135   moveToUninitialized(T* first, T* last, T* out) {
 136     std::memmove(out, first, (last - first) * sizeof *first);
 137   }
 138
 139   /*
 140    * Move objects in memory to the right into some uninitialized
 141    * memory, where the region overlaps.  This doesn't just use
 142    * std::move_backward because move_backward only works if all the
 143    * memory is initialized to type T already.
 144    */
 145   template<class T>
 146   typename std::enable_if<
 147     !FOLLY_IS_TRIVIALLY_COPYABLE(T)
 148   >::type
 149   moveObjectsRight(T* first, T* lastConstructed, T* realLast) {
 150     if (lastConstructed == realLast) {
 151       return;
 152     }
 153
 154     T* end = first - 1; // Past the end going backwards.
 155     T* out = realLast - 1;
 156     T* in = lastConstructed - 1;
 157     try {
 158       for (; in != end && out >= lastConstructed; --in, --out) {
 159         new (out) T(std::move(*in));
 160       }
 161       for (; in != end; --in, --out) {
 162         *out = std::move(*in);
 163       }
 164       for (; out >= lastConstructed; --out) {
 165         new (out) T();
 166       }
 167     } catch (...) {
 168       // We want to make sure the same stuff is uninitialized memory
 169       // if we exit via an exception (this is to make sure we provide
 170       // the basic exception safety guarantee for insert functions).
 171       if (out < lastConstructed) {
 172         out = lastConstructed - 1;
 173       }
 174       for (auto it = out + 1; it != realLast; ++it) {
 175         it->~T();
 176       }
 177       throw;
 178     }
 179   }
 180
 181   // Specialization for trivially copyable types.  The call to
 182   // std::move_backward here will just turn into a memmove.  (TODO:
 183   // change to std::is_trivially_copyable when that works.)
 184   template<class T>
 185   typename std::enable_if<
 186     FOLLY_IS_TRIVIALLY_COPYABLE(T)
 187   >::type
 188   moveObjectsRight(T* first, T* lastConstructed, T* realLast) {
 189     std::move_backward(first, lastConstructed, realLast);
 190   }
 191
 192   /*
 193    * Populate a region of memory using `op' to construct elements.  If
 194    * anything throws, undo what we did.
 195    */
 196   template<class T, class Function>
 197   void populateMemForward(T* mem, std::size_t n, Function const& op) {
 198     std::size_t idx = 0;
 199     try {
 200       for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
 201         op(&mem[idx]);
 202         ++idx;
 203       }
 204     } catch (...) {
 205       for (std::size_t i = 0; i < idx; ++i) {
 206         mem[i].~T();
 207       }
 208       throw;
 209     }
 210   }
 211
 212   template<class SizeType, bool ShouldUseHeap>
 213   struct IntegralSizePolicy {
 214     typedef SizeType InternalSizeType;
 215
 216     IntegralSizePolicy() : size_(0) {}
 217
 218   protected:
 219     static constexpr std::size_t policyMaxSize() {
 220       return SizeType(~kExternMask);
 221     }
 222
 223     std::size_t doSize() const {
 224       return size_ & ~kExternMask;
 225     }
 226
 227     std::size_t isExtern() const {
 228       return kExternMask & size_;
 229     }
 230
 231     void setExtern(bool b) {
 232       if (b) {
 233         size_ |= kExternMask;
 234       } else {
 235         size_ &= ~kExternMask;
 236       }
 237     }
 238
 239     void setSize(std::size_t sz) {
 240       assert(sz <= policyMaxSize());
 241       size_ = (kExternMask & size_) | SizeType(sz);
 242     }
 243
 244     void swapSizePolicy(IntegralSizePolicy& o) {
 245       std::swap(size_, o.size_);
 246     }
 247
 248   protected:
 249     static bool const kShouldUseHeap = ShouldUseHeap;
 250
 251   private:
 252     static SizeType const kExternMask =
 253       kShouldUseHeap ? SizeType(1) << (sizeof(SizeType) * 8 - 1)
 254                      : 0;
 255
 256     SizeType size_;
 257   };
 258
 259   /*
 260    * If you're just trying to use this class, ignore everything about
 261    * this next small_vector_base class thing.
 262    *
 263    * The purpose of this junk is to minimize sizeof(small_vector<>)
 264    * and allow specifying the template parameters in whatever order is
 265    * convenient for the user.  There's a few extra steps here to try
 266    * to keep the error messages at least semi-reasonable.
 267    *
 268    * Apologies for all the black magic.
 269    */
 270   namespace mpl = boost::mpl;
 271   template<class Value,
 272            std::size_t RequestedMaxInline,
 273            class InPolicyA,
 274            class InPolicyB,
 275            class InPolicyC>
 276   struct small_vector_base {
 277     typedef mpl::vector<InPolicyA,InPolicyB,InPolicyC> PolicyList;
 278
 279     /*
 280      * Determine the size type
 281      */
 282     typedef typename mpl::filter_view<
 283       PolicyList,
 284       boost::is_integral<mpl::placeholders::_1>
 285     >::type Integrals;
 286     typedef typename mpl::eval_if<
 287       mpl::empty<Integrals>,
 288       mpl::identity<std::size_t>,
 289       mpl::front<Integrals>
 290     >::type SizeType;
 291
 292     static_assert(std::is_unsigned<SizeType>::value,
 293                   "Size type should be an unsigned integral type");
 294     static_assert(mpl::size<Integrals>::value == 0 ||
 295                     mpl::size<Integrals>::value == 1,
 296                   "Multiple size types specified in small_vector<>");
 297
 298     /*
 299      * Determine whether we should allow spilling to the heap or not.
 300      */
 301     typedef typename mpl::count<
 302       PolicyList,small_vector_policy::NoHeap
 303     >::type HasNoHeap;
 304
 305     static_assert(HasNoHeap::value == 0 || HasNoHeap::value == 1,
 306                   "Multiple copies of small_vector_policy::NoHeap "
 307                   "supplied; this is probably a mistake");
 308
 309     /*
 310      * Make the real policy base classes.
 311      */
 312     typedef IntegralSizePolicy<SizeType,!HasNoHeap::value>
 313       ActualSizePolicy;
 314
 315     /*
 316      * Now inherit from them all.  This is done in such a convoluted
 317      * way to make sure we get the empty base optimizaton on all these
 318      * types to keep sizeof(small_vector<>) minimal.
 319      */
 320     typedef boost::totally_ordered1<
 321       small_vector<Value,RequestedMaxInline,InPolicyA,InPolicyB,InPolicyC>,
 322       ActualSizePolicy
 323     > type;
 324   };
 325
 326   template <class T>
 327   T* pointerFlagSet(T* p) {
 328     return reinterpret_cast<T*>(reinterpret_cast<uintptr_t>(p) | 1);
 329   }
 330   template <class T>
 331   bool pointerFlagGet(T* p) {
 332     return reinterpret_cast<uintptr_t>(p) & 1;
 333   }
 334   template <class T>
 335   T* pointerFlagClear(T* p) {
 336     return reinterpret_cast<T*>(
 337       reinterpret_cast<uintptr_t>(p) & ~uintptr_t(1));
 338   }
 339   inline void* shiftPointer(void* p, size_t sizeBytes) {
 340     return static_cast<char*>(p) + sizeBytes;
 341   }
 342 }
 343
 344 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 345 FB_PACK_PUSH
 346 template<class Value,
 347          std::size_t RequestedMaxInline    = 1,
 348          class PolicyA                     = void,
 349          class PolicyB                     = void,
 350          class PolicyC                     = void>
 351 class small_vector
 352   : public detail::small_vector_base<
 353       Value,RequestedMaxInline,PolicyA,PolicyB,PolicyC
 354     >::type
 355 {
 356   typedef typename detail::small_vector_base<
 357     Value,RequestedMaxInline,PolicyA,PolicyB,PolicyC
 358   >::type BaseType;
 359   typedef typename BaseType::InternalSizeType InternalSizeType;
 360
 361   /*
 362    * Figure out the max number of elements we should inline.  (If
 363    * the user asks for less inlined elements than we can fit unioned
 364    * into our value_type*, we will inline more than they asked.)
 365    */
 366   enum {
 367     MaxInline = boost::mpl::max<
 368                   boost::mpl::int_<sizeof(Value*) / sizeof(Value)>,
 369                   boost::mpl::int_<RequestedMaxInline>
 370                 >::type::value
 371   };
 372
 373 public:
 374   typedef std::size_t        size_type;
 375   typedef Value              value_type;
 376   typedef value_type&        reference;
 377   typedef value_type const&  const_reference;
 378   typedef value_type*        iterator;
 379   typedef value_type const*  const_iterator;
 380   typedef std::ptrdiff_t     difference_type;
 381
 382   typedef std::reverse_iterator<iterator>       reverse_iterator;
 383   typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
 384
 385   explicit small_vector() {}
 386
 387   small_vector(small_vector const& o) {
 388     auto n = o.size();
 389     makeSize(n);
 390     try {
 391       std::uninitialized_copy(o.begin(), o.end(), begin());
 392     } catch (...) {
 393       if (this->isExtern()) {
 394         u.freeHeap();
 395       }
 396       throw;
 397     }
 398     this->setSize(n);
 399   }
 400
 401   small_vector(small_vector&& o)
 402   noexcept(std::is_nothrow_move_constructible<Value>::value) {
 403     if (o.isExtern()) {
 404       swap(o);
 405     } else {
 406       std::uninitialized_copy(std::make_move_iterator(o.begin()),
 407                               std::make_move_iterator(o.end()),
 408                               begin());
 409       this->setSize(o.size());
 410     }
 411   }
 412
 413   small_vector(std::initializer_list<value_type> il) {
 414     constructImpl(il.begin(), il.end(), std::false_type());
 415   }
 416
 417   explicit small_vector(size_type n, value_type const& t = value_type()) {
 418     doConstruct(n, t);
 419   }
 420
 421   template<class Arg>
 422   explicit small_vector(Arg arg1, Arg arg2)  {
 423     // Forward using std::is_arithmetic to get to the proper
 424     // implementation; this disambiguates between the iterators and
 425     // (size_t, value_type) meaning for this constructor.
 426     constructImpl(arg1, arg2, std::is_arithmetic<Arg>());
 427   }
 428
 429   ~small_vector() {
 430     for (auto& t : *this) {
 431       (&t)->~value_type();
 432     }
 433     if (this->isExtern()) {
 434       u.freeHeap();
 435     }
 436   }
 437
 438   small_vector& operator=(small_vector const& o) {
 439     assign(o.begin(), o.end());
 440     return *this;
 441   }
 442
 443   small_vector& operator=(small_vector&& o) {
 444     // TODO: optimization:
 445     // if both are internal, use move assignment where possible
 446     if (this == &o) return *this;
 447     clear();
 448     swap(o);
 449     return *this;
 450   }
 451
 452   bool operator==(small_vector const& o) const {
 453     return size() == o.size() && std::equal(begin(), end(), o.begin());
 454   }
 455
 456   bool operator<(small_vector const& o) const {
 457     return std::lexicographical_compare(begin(), end(), o.begin(), o.end());
 458   }
 459
 460   static constexpr size_type max_size() {
 461     return !BaseType::kShouldUseHeap ? MaxInline
 462                                      : BaseType::policyMaxSize();
 463   }
 464
 465   size_type size()         const { return this->doSize(); }
 466   bool      empty()        const { return !size(); }
 467
 468   iterator       begin()         { return data(); }
 469   iterator       end()           { return data() + size(); }
 470   const_iterator begin()   const { return data(); }
 471   const_iterator end()     const { return data() + size(); }
 472   const_iterator cbegin()  const { return begin(); }
 473   const_iterator cend()    const { return end(); }
 474
 475   reverse_iterator       rbegin()        { return reverse_iterator(end()); }
 476   reverse_iterator       rend()          { return reverse_iterator(begin()); }
 477
 478   const_reverse_iterator rbegin() const {
 479     return const_reverse_iterator(end());
 480   }
 481
 482   const_reverse_iterator rend() const {
 483     return const_reverse_iterator(begin());
 484   }
 485
 486   const_reverse_iterator crbegin() const { return rbegin(); }
 487   const_reverse_iterator crend()   const { return rend(); }
 488
 489   /*
 490    * Usually one of the simplest functions in a Container-like class
 491    * but a bit more complex here.  We have to handle all combinations
 492    * of in-place vs. heap between this and o.
 493    *
 494    * Basic guarantee only.  Provides the nothrow guarantee iff our
 495    * value_type has a nothrow move or copy constructor.
 496    */
 497   void swap(small_vector& o) {
 498     using std::swap; // Allow ADL on swap for our value_type.
 499
 500     if (this->isExtern() && o.isExtern()) {
 501       this->swapSizePolicy(o);
 502
 503       auto thisCapacity = this->capacity();
 504       auto oCapacity = o.capacity();
 505
 506       std::swap(unpackHack(&u.pdata_.heap_), unpackHack(&o.u.pdata_.heap_));
 507
 508       this->setCapacity(oCapacity);
 509       o.setCapacity(thisCapacity);
 510
 511       return;
 512     }
 513
 514     if (!this->isExtern() && !o.isExtern()) {
 515       auto& oldSmall = size() < o.size() ? *this : o;
 516       auto& oldLarge = size() < o.size() ? o : *this;
 517
 518       for (size_type i = 0; i < oldSmall.size(); ++i) {
 519         swap(oldSmall[i], oldLarge[i]);
 520       }
 521
 522       size_type i = oldSmall.size();
 523       const size_type ci = i;
 524       try {
 525         for (; i < oldLarge.size(); ++i) {
 526           auto addr = oldSmall.begin() + i;
 527           new (addr) value_type(std::move(oldLarge[i]));
 528           oldLarge[i].~value_type();
 529         }
 530       } catch (...) {
 531         oldSmall.setSize(i);
 532         for (; i < oldLarge.size(); ++i) {
 533           oldLarge[i].~value_type();
 534         }
 535         oldLarge.setSize(ci);
 536         throw;
 537       }
 538       oldSmall.setSize(i);
 539       oldLarge.setSize(ci);
 540       return;
 541     }
 542
 543     // isExtern != o.isExtern()
 544     auto& oldExtern = o.isExtern() ? o : *this;
 545     auto& oldIntern = o.isExtern() ? *this : o;
 546
 547     auto oldExternCapacity = oldExtern.capacity();
 548     auto oldExternHeap     = oldExtern.u.pdata_.heap_;
 549
 550     auto buff = oldExtern.u.buffer();
 551     size_type i = 0;
 552     try {
 553       for (; i < oldIntern.size(); ++i) {
 554         new (&buff[i]) value_type(std::move(oldIntern[i]));
 555         oldIntern[i].~value_type();
 556       }
 557     } catch (...) {
 558       for (size_type kill = 0; kill < i; ++kill) {
 559         buff[kill].~value_type();
 560       }
 561       for (; i < oldIntern.size(); ++i) {
 562         oldIntern[i].~value_type();
 563       }
 564       oldIntern.setSize(0);
 565       oldExtern.u.pdata_.heap_ = oldExternHeap;
 566       oldExtern.setCapacity(oldExternCapacity);
 567       throw;
 568     }
 569     oldIntern.u.pdata_.heap_ = oldExternHeap;
 570     this->swapSizePolicy(o);
 571     oldIntern.setCapacity(oldExternCapacity);
 572   }
 573
 574   void resize(size_type sz) {
 575     if (sz < size()) {
 576       erase(begin() + sz, end());
 577       return;
 578     }
 579     makeSize(sz);
 580     detail::populateMemForward(begin() + size(), sz - size(),
 581       [&] (void* p) { new (p) value_type(); }
 582     );
 583     this->setSize(sz);
 584   }
 585
 586   void resize(size_type sz, value_type const& v) {
 587     if (sz < size()) {
 588       erase(begin() + sz, end());
 589       return;
 590     }
 591     makeSize(sz);
 592     detail::populateMemForward(begin() + size(), sz - size(),
 593       [&] (void* p) { new (p) value_type(v); }
 594     );
 595     this->setSize(sz);
 596   }
 597
 598   value_type* data() noexcept {
 599     return this->isExtern() ? u.heap() : u.buffer();
 600   }
 601
 602   value_type const* data() const noexcept {
 603     return this->isExtern() ? u.heap() : u.buffer();
 604   }
 605
 606   template<class ...Args>
 607   iterator emplace(const_iterator p, Args&&... args) {
 608     if (p == cend()) {
 609       emplace_back(std::forward<Args>(args)...);
 610       return end() - 1;
 611     }
 612
 613     /*
 614      * We implement emplace at places other than at the back with a
 615      * temporary for exception safety reasons.  It is possible to
 616      * avoid having to do this, but it becomes hard to maintain the
 617      * basic exception safety guarantee (unless you respond to a copy
 618      * constructor throwing by clearing the whole vector).
 619      *
 620      * The reason for this is that otherwise you have to destruct an
 621      * element before constructing this one in its place---if the
 622      * constructor throws, you either need a nothrow default
 623      * constructor or a nothrow copy/move to get something back in the
 624      * "gap", and the vector requirements don't guarantee we have any
 625      * of these.  Clearing the whole vector is a legal response in
 626      * this situation, but it seems like this implementation is easy
 627      * enough and probably better.
 628      */
 629     return insert(p, value_type(std::forward<Args>(args)...));
 630   }
 631
 632   void reserve(size_type sz) {
 633     makeSize(sz);
 634   }
 635
 636   size_type capacity() const {
 637     if (this->isExtern()) {
 638       if (u.hasCapacity()) {
 639         return *u.getCapacity();
 640       }
 641       return malloc_usable_size(u.pdata_.heap_) / sizeof(value_type);
 642     }
 643     return MaxInline;
 644   }
 645
 646   void shrink_to_fit() {
 647     if (!this->isExtern()) {
 648       return;
 649     }
 650
 651     small_vector tmp(begin(), end());
 652     tmp.swap(*this);
 653   }
 654
 655   template<class ...Args>
 656   void emplace_back(Args&&... args) {
 657     // call helper function for static dispatch of special cases
 658     emplaceBack(std::forward<Args>(args)...);
 659   }
 660
 661   void push_back(value_type&& t) {
 662     if (capacity() == size()) {
 663       makeSize(std::max(size_type(2), 3 * size() / 2), &t, size());
 664     } else {
 665       new (end()) value_type(std::move(t));
 666     }
 667     this->setSize(size() + 1);
 668   }
 669
 670   void push_back(value_type const& t) {
 671     // Make a copy and forward to the rvalue value_type&& overload
 672     // above.
 673     push_back(value_type(t));
 674   }
 675
 676   void pop_back() {
 677     erase(end() - 1);
 678   }
 679
 680   iterator insert(const_iterator constp, value_type&& t) {
 681     iterator p = unconst(constp);
 682
 683     if (p == end()) {
 684       push_back(std::move(t));
 685       return end() - 1;
 686     }
 687
 688     auto offset = p - begin();
 689
 690     if (capacity() == size()) {
 691       makeSize(size() + 1, &t, offset);
 692       this->setSize(this->size() + 1);
 693     } else {
 694       makeSize(size() + 1);
 695       detail::moveObjectsRight(data() + offset,
 696                                data() + size(),
 697                                data() + size() + 1);
 698       this->setSize(size() + 1);
 699       data()[offset] = std::move(t);
 700     }
 701     return begin() + offset;
 702
 703   }
 704
 705   iterator insert(const_iterator p, value_type const& t) {
 706     // Make a copy and forward to the rvalue value_type&& overload
 707     // above.
 708     return insert(p, value_type(t));
 709   }
 710
 711   iterator insert(const_iterator pos, size_type n, value_type const& val) {
 712     auto offset = pos - begin();
 713     makeSize(size() + n);
 714     detail::moveObjectsRight(data() + offset,
 715                              data() + size(),
 716                              data() + size() + n);
 717     this->setSize(size() + n);
 718     std::generate_n(begin() + offset, n, [&] { return val; });
 719     return begin() + offset;
 720   }
 721
 722   template<class Arg>
 723   iterator insert(const_iterator p, Arg arg1, Arg arg2) {
 724     // Forward using std::is_arithmetic to get to the proper
 725     // implementation; this disambiguates between the iterators and
 726     // (size_t, value_type) meaning for this function.
 727     return insertImpl(unconst(p), arg1, arg2, std::is_arithmetic<Arg>());
 728   }
 729
 730   iterator insert(const_iterator p, std::initializer_list<value_type> il) {
 731     return insert(p, il.begin(), il.end());
 732   }
 733
 734   iterator erase(const_iterator q) {
 735     std::move(unconst(q) + 1, end(), unconst(q));
 736     (data() + size() - 1)->~value_type();
 737     this->setSize(size() - 1);
 738     return unconst(q);
 739   }
 740
 741   iterator erase(const_iterator q1, const_iterator q2) {
 742     if (q1 == q2) return unconst(q1);
 743     std::move(unconst(q2), end(), unconst(q1));
 744     for (auto it = (end() - std::distance(q1, q2)); it != end(); ++it) {
 745       it->~value_type();
 746     }
 747     this->setSize(size() - (q2 - q1));
 748     return unconst(q1);
 749   }
 750
 751   void clear() {
 752     erase(begin(), end());
 753   }
 754
 755   template<class Arg>
 756   void assign(Arg first, Arg last) {
 757     clear();
 758     insert(end(), first, last);
 759   }
 760
 761   void assign(std::initializer_list<value_type> il) {
 762     assign(il.begin(), il.end());
 763   }
 764
 765   void assign(size_type n, const value_type& t) {
 766     clear();
 767     insert(end(), n, t);
 768   }
 769
 770   reference front()             { assert(!empty()); return *begin(); }
 771   reference back()              { assert(!empty()); return *(end() - 1); }
 772   const_reference front() const { assert(!empty()); return *begin(); }
 773   const_reference back() const  { assert(!empty()); return *(end() - 1); }
 774
 775   reference operator[](size_type i) {
 776     assert(i < size());
 777     return *(begin() + i);
 778   }
 779
 780   const_reference operator[](size_type i) const {
 781     assert(i < size());
 782     return *(begin() + i);
 783   }
 784
 785   reference at(size_type i) {
 786     if (i >= size()) {
 787       throw std::out_of_range("index out of range");
 788     }
 789     return (*this)[i];
 790   }
 791
 792   const_reference at(size_type i) const {
 793     if (i >= size()) {
 794       throw std::out_of_range("index out of range");
 795     }
 796     return (*this)[i];
 797   }
 798
 799 private:
 800
 801   /*
 802    * This is doing the same like emplace_back, but we need this helper
 803    * to catch the special case - see the next overload function..
 804    */
 805   template<class ...Args>
 806   void emplaceBack(Args&&... args) {
 807     makeSize(size() + 1);
 808     new (end()) value_type(std::forward<Args>(args)...);
 809     this->setSize(size() + 1);
 810   }
 811
 812   /*
 813    * Special case of emplaceBack for rvalue
 814    */
 815   void emplaceBack(value_type&& t) {
 816     push_back(std::move(t));
 817   }
 818
 819   static iterator unconst(const_iterator it) {
 820     return const_cast<iterator>(it);
 821   }
 822
 823   /*
 824    * g++ doesn't allow you to bind a non-const reference to a member
 825    * of a packed structure, presumably because it would make it too
 826    * easy to accidentally make an unaligned memory access?
 827    */
 828   template<class T> static T& unpackHack(T* p) {
 829     return *p;
 830   }
 831
 832   // The std::false_type argument is part of disambiguating the
 833   // iterator insert functions from integral types (see insert().)
 834   template<class It>
 835   iterator insertImpl(iterator pos, It first, It last, std::false_type) {
 836     typedef typename std::iterator_traits<It>::iterator_category categ;
 837     if (std::is_same<categ,std::input_iterator_tag>::value) {
 838       auto offset = pos - begin();
 839       while (first != last) {
 840         pos = insert(pos, *first++);
 841         ++pos;
 842       }
 843       return begin() + offset;
 844     }
 845
 846     auto distance = std::distance(first, last);
 847     auto offset = pos - begin();
 848     makeSize(size() + distance);
 849     detail::moveObjectsRight(data() + offset,
 850                              data() + size(),
 851                              data() + size() + distance);
 852     this->setSize(size() + distance);
 853     std::copy_n(first, distance, begin() + offset);
 854     return begin() + offset;
 855   }
 856
 857   iterator insertImpl(iterator pos, size_type n, const value_type& val,
 858       std::true_type) {
 859     // The true_type means this should call the size_t,value_type
 860     // overload.  (See insert().)
 861     return insert(pos, n, val);
 862   }
 863
 864   // The std::false_type argument came from std::is_arithmetic as part
 865   // of disambiguating an overload (see the comment in the
 866   // constructor).
 867   template<class It>
 868   void constructImpl(It first, It last, std::false_type) {
 869     typedef typename std::iterator_traits<It>::iterator_category categ;
 870     if (std::is_same<categ,std::input_iterator_tag>::value) {
 871       // With iterators that only allow a single pass, we can't really
 872       // do anything sane here.
 873       while (first != last) {
 874         push_back(*first++);
 875       }
 876       return;
 877     }
 878
 879     auto distance = std::distance(first, last);
 880     makeSize(distance);
 881     this->setSize(distance);
 882     try {
 883       detail::populateMemForward(data(), distance,
 884         [&] (void* p) { new (p) value_type(*first++); }
 885       );
 886     } catch (...) {
 887       if (this->isExtern()) {
 888         u.freeHeap();
 889       }
 890       throw;
 891     }
 892   }
 893
 894   void doConstruct(size_type n, value_type const& val) {
 895     makeSize(n);
 896     this->setSize(n);
 897     try {
 898       detail::populateMemForward(data(), n,
 899         [&] (void* p) { new (p) value_type(val); }
 900       );
 901     } catch (...) {
 902       if (this->isExtern()) {
 903         u.freeHeap();
 904       }
 905       throw;
 906     }
 907   }
 908
 909   // The true_type means we should forward to the size_t,value_type
 910   // overload.
 911   void constructImpl(size_type n, value_type const& val, std::true_type) {
 912     doConstruct(n, val);
 913   }
 914
 915   void makeSize(size_type size, value_type* v = nullptr) {
 916     makeSize(size, v, size - 1);
 917   }
 918
 919   /*
 920    * Ensure we have a large enough memory region to be size `size'.
 921    * Will move/copy elements if we are spilling to heap_ or needed to
 922    * allocate a new region, but if resized in place doesn't initialize
 923    * anything in the new region.  In any case doesn't change size().
 924    * Supports insertion of new element during reallocation by given
 925    * pointer to new element and position of new element.
 926    * NOTE: If reallocation is not needed, and new element should be
 927    * inserted in the middle of vector (not at the end), do the move
 928    * objects and insertion outside the function, otherwise exception is thrown.
 929    */
 930   void makeSize(size_type size, value_type* v, size_type pos) {
 931     if (size > this->max_size()) {
 932       throw std::length_error("max_size exceeded in small_vector");
 933     }
 934     if (size <= this->capacity()) {
 935       return;
 936     }
 937
 938     auto needBytes = size * sizeof(value_type);
 939     // If the capacity isn't explicitly stored inline, but the heap
 940     // allocation is grown to over some threshold, we should store
 941     // a capacity at the front of the heap allocation.
 942     bool heapifyCapacity =
 943       !kHasInlineCapacity && needBytes > kHeapifyCapacityThreshold;
 944     if (heapifyCapacity) {
 945       needBytes += kHeapifyCapacitySize;
 946     }
 947     auto const sizeBytes = goodMallocSize(needBytes);
 948     void* newh = checkedMalloc(sizeBytes);
 949     // We expect newh to be at least 2-aligned, because we want to
 950     // use its least significant bit as a flag.
 951     assert(!detail::pointerFlagGet(newh));
 952
 953     value_type* newp = static_cast<value_type*>(
 954       heapifyCapacity ?
 955         detail::shiftPointer(newh, kHeapifyCapacitySize) :
 956         newh);
 957
 958     if (v != nullptr) {
 959       // move new element
 960       try {
 961         new (&newp[pos]) value_type(std::move(*v));
 962       } catch (...) {
 963         free(newh);
 964         throw;
 965       }
 966
 967       // move old elements to the left of the new one
 968       try {
 969         detail::moveToUninitialized(begin(), begin() + pos, newp);
 970       } catch (...) {
 971         newp[pos].~value_type();
 972         free(newh);
 973         throw;
 974       }
 975
 976       // move old elements to the right of the new one
 977       try {
 978         if (pos < size-1) {
 979           detail::moveToUninitialized(begin() + pos, end(), newp + pos + 1);
 980         }
 981       } catch (...) {
 982         for (size_type i = 0; i <= pos; ++i) {
 983           newp[i].~value_type();
 984         }
 985         free(newh);
 986         throw;
 987       }
 988     } else {
 989       // move without inserting new element
 990       try {
 991         detail::moveToUninitialized(begin(), end(), newp);
 992       } catch (...) {
 993         free(newh);
 994         throw;
 995       }
 996     }
 997     for (auto& val : *this) {
 998       val.~value_type();
 999     }
1000
1001     if (this->isExtern()) {
1002       u.freeHeap();
1003     }
1004     auto availableSizeBytes = sizeBytes;
1005     if (heapifyCapacity) {
1006       u.pdata_.heap_ = detail::pointerFlagSet(newh);
1007       availableSizeBytes -= kHeapifyCapacitySize;
1008     } else {
1009       u.pdata_.heap_ = newh;
1010     }
1011     this->setExtern(true);
1012     this->setCapacity(availableSizeBytes / sizeof(value_type));
1013   }
1014
1015   /*
1016    * This will set the capacity field, stored inline in the storage_ field
1017    * if there is sufficient room to store it.
1018    */
1019   void setCapacity(size_type newCapacity) {
1020     assert(this->isExtern());
1021     if (u.hasCapacity()) {
1022       assert(newCapacity < std::numeric_limits<InternalSizeType>::max());
1023       *u.getCapacity() = InternalSizeType(newCapacity);
1024     }
1025   }
1026
1027 private:
1028   struct HeapPtrWithCapacity {
1029     void* heap_;
1030     InternalSizeType capacity_;
1031
1032     InternalSizeType* getCapacity() {
1033       return &capacity_;
1034     }
1035   } FB_PACK_ATTR;
1036
1037   struct HeapPtr {
1038     // Lower order bit of heap_ is used as flag to indicate whether capacity is
1039     // stored at the front of the heap allocation.
1040     void* heap_;
1041
1042     InternalSizeType* getCapacity() {
1043       assert(detail::pointerFlagGet(heap_));
1044       return static_cast<InternalSizeType*>(
1045         detail::pointerFlagClear(heap_));
1046     }
1047   } FB_PACK_ATTR;
1048
1049 #if FOLLY_X64
1050   typedef unsigned char InlineStorageType[sizeof(value_type) * MaxInline];
1051 #else
1052   typedef typename std::aligned_storage<
1053     sizeof(value_type) * MaxInline,
1054     alignof(value_type)
1055   >::type InlineStorageType;
1056 #endif
1057
1058   static bool const kHasInlineCapacity =
1059     sizeof(HeapPtrWithCapacity) < sizeof(InlineStorageType);
1060
1061   // This value should we multiple of word size.
1062   static size_t const kHeapifyCapacitySize = sizeof(
1063     typename std::aligned_storage<
1064       sizeof(InternalSizeType),
1065       alignof(value_type)
1066     >::type);
1067   // Threshold to control capacity heapifying.
1068   static size_t const kHeapifyCapacityThreshold =
1069     100 * kHeapifyCapacitySize;
1070
1071   typedef typename std::conditional<
1072     kHasInlineCapacity,
1073     HeapPtrWithCapacity,
1074     HeapPtr
1075   >::type PointerType;
1076
1077   union Data {
1078     explicit Data() { pdata_.heap_ = 0; }
1079
1080     PointerType pdata_;
1081     InlineStorageType storage_;
1082
1083     value_type* buffer() noexcept {
1084       void* vp = &storage_;
1085       return static_cast<value_type*>(vp);
1086     }
1087     value_type const* buffer() const noexcept {
1088       return const_cast<Data*>(this)->buffer();
1089     }
1090     value_type* heap() noexcept {
1091       if (kHasInlineCapacity || !detail::pointerFlagGet(pdata_.heap_)) {
1092         return static_cast<value_type*>(pdata_.heap_);
1093       }
1094       return static_cast<value_type*>(
1095         detail::shiftPointer(
1096           detail::pointerFlagClear(pdata_.heap_), kHeapifyCapacitySize));
1097     }
1098     value_type const* heap() const noexcept {
1099       return const_cast<Data*>(this)->heap();
1100     }
1101
1102     bool hasCapacity() const {
1103       return kHasInlineCapacity || detail::pointerFlagGet(pdata_.heap_);
1104     }
1105     InternalSizeType* getCapacity() {
1106       return pdata_.getCapacity();
1107     }
1108     InternalSizeType* getCapacity() const {
1109       return const_cast<Data*>(this)->getCapacity();
1110     }
1111
1112     void freeHeap() {
1113       auto vp = detail::pointerFlagClear(pdata_.heap_);
1114       free(vp);
1115     }
1116   } FB_PACK_ATTR u;
1117 } FB_PACK_ATTR;
1118 FB_PACK_POP
1119
1120 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
1121
1122 // Basic guarantee only, or provides the nothrow guarantee iff T has a
1123 // nothrow move or copy constructor.
1124 template<class T, std::size_t MaxInline, class A, class B, class C>
1125 void swap(small_vector<T,MaxInline,A,B,C>& a,
1126           small_vector<T,MaxInline,A,B,C>& b) {
1127   a.swap(b);
1128 }
1129
1130 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
1131
1132 }
1133
1134 #pragma GCC diagnostic pop
1135
1136 #ifdef FB_PACK_ATTR
1137 # undef FB_PACK_ATTR
1138 # undef FB_PACK_PUSH
1139 # undef FB_PACK_POP
1140 #endif
1141
1142 #endif