apply clang-tidy modernize-use-override
[folly.git] / folly / Function.h
index 570f5b8e66dec873082e104278666b2b9a8c9a8e..263b0af07d8ac940b186038dd9bbd5c9e4b436df 100644 (file)
@@ -1,7 +1,5 @@
 /*
- * Copyright 2016 Facebook, Inc.
- *
- * @author Eric Niebler (eniebler@fb.com), Sven Over (over@fb.com)
+ * Copyright 2017-present Facebook, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
@@ -14,7 +12,9 @@
  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  * See the License for the specific language governing permissions and
  * limitations under the License.
- *
+ */
+/*
+ * @author Eric Niebler (eniebler@fb.com), Sven Over (over@fb.com)
  * Acknowledgements: Giuseppe Ottaviano (ott@fb.com)
  */
 
 
 #include <folly/CppAttributes.h>
 #include <folly/Portability.h>
+#include <folly/Traits.h>
 
 namespace folly {
 
@@ -246,15 +247,22 @@ union Data {
 };
 
 template <typename Fun, typename FunT = typename std::decay<Fun>::type>
-using IsSmall = std::integral_constant<
-    bool,
-    (sizeof(FunT) <= sizeof(Data::tiny) &&
-     // Same as is_nothrow_move_constructible, but w/ no template instantiation.
-     noexcept(FunT(std::declval<FunT&&>()))
-     )>;
+using IsSmall = Conjunction<
+    std::integral_constant<bool, (sizeof(FunT) <= sizeof(Data::tiny))>,
+    std::is_nothrow_move_constructible<FunT>>;
 using SmallTag = std::true_type;
 using HeapTag = std::false_type;
 
+template <class T>
+struct NotFunction : std::true_type {};
+template <class T>
+struct NotFunction<Function<T>> : std::false_type {};
+
+template <typename Fun, typename FunT = typename std::decay<Fun>::type>
+using DecayIfConstructible = typename std::enable_if<
+    Conjunction<NotFunction<FunT>, std::is_constructible<FunT, Fun>>::value,
+    FunT>::type;
+
 struct CoerceTag {};
 
 template <typename T>
@@ -306,8 +314,13 @@ struct FunctionTraits<ReturnType(Args...)> {
     return fn.call_(fn.data_, static_cast<Args&&>(args)...);
   }
 
-  struct SharedFunctionImpl {
+  class SharedProxy {
     std::shared_ptr<Function<ReturnType(Args...)>> sp_;
+
+   public:
+    explicit SharedProxy(Function<ReturnType(Args...)>&& func)
+        : sp_(std::make_shared<Function<ReturnType(Args...)>>(
+              std::move(func))) {}
     ReturnType operator()(Args&&... args) const {
       return (*sp_)(static_cast<Args&&>(args)...);
     }
@@ -347,8 +360,13 @@ struct FunctionTraits<ReturnType(Args...) const> {
     return fn.call_(fn.data_, static_cast<Args&&>(args)...);
   }
 
-  struct SharedFunctionImpl {
+  class SharedProxy {
     std::shared_ptr<Function<ReturnType(Args...) const>> sp_;
+
+   public:
+    explicit SharedProxy(Function<ReturnType(Args...) const>&& func)
+        : sp_(std::make_shared<Function<ReturnType(Args...) const>>(
+              std::move(func))) {}
     ReturnType operator()(Args&&... args) const {
       return (*sp_)(static_cast<Args&&>(args)...);
     }
@@ -390,12 +408,22 @@ bool execBig(Op o, Data* src, Data* dst) {
   return true;
 }
 
+// Invoke helper
+template <typename F, typename... Args>
+inline auto invoke(F&& f, Args&&... args)
+    -> decltype(std::forward<F>(f)(std::forward<Args>(args)...)) {
+  return std::forward<F>(f)(std::forward<Args>(args)...);
+}
+
+template <typename M, typename C, typename... Args>
+inline auto invoke(M(C::*d), Args&&... args)
+    -> decltype(std::mem_fn(d)(std::forward<Args>(args)...)) {
+  return std::mem_fn(d)(std::forward<Args>(args)...);
+}
+
 } // namespace function
 } // namespace detail
 
-FOLLY_PUSH_WARNING
-FOLLY_MSVC_DISABLE_WARNING(4521) // Multiple copy constructors
-FOLLY_MSVC_DISABLE_WARNING(4522) // Multiple assignment operators
 template <typename FunctionType>
 class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
   // These utility types are defined outside of the template to reduce
@@ -414,8 +442,6 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
   template <typename Fun>
   using IsSmall = detail::function::IsSmall<Fun>;
 
-  using OtherSignature = typename Traits::OtherSignature;
-
   // The `data_` member is mutable to allow `constCastFunction` to work without
   // invoking undefined behavior. Const-correctness is only violated when
   // `FunctionType` is a const function type (e.g., `int() const`) and `*this`
@@ -427,7 +453,7 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
   friend Traits;
   friend Function<typename Traits::ConstSignature> folly::constCastFunction<>(
       Function<typename Traits::NonConstSignature>&&) noexcept;
-  friend class Function<OtherSignature>;
+  friend class Function<typename Traits::OtherSignature>;
 
   template <typename Fun>
   Function(Fun&& fun, SmallTag) noexcept {
@@ -447,7 +473,13 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
     exec_ = &detail::function::execBig<FunT>;
   }
 
-  Function(Function<OtherSignature>&& that, CoerceTag) noexcept {
+  template <typename Signature>
+  Function(Function<Signature>&& that, CoerceTag)
+      : Function(static_cast<Function<Signature>&&>(that), HeapTag{}) {}
+
+  Function(
+      Function<typename Traits::OtherSignature>&& that,
+      CoerceTag) noexcept {
     that.exec_(Op::MOVE, &that.data_, &data_);
     std::swap(call_, that.call_);
     std::swap(exec_, that.exec_);
@@ -460,11 +492,6 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
   Function() = default;
 
   // not copyable
-  // NOTE: Deleting the non-const copy constructor is unusual but necessary to
-  // prevent copies from non-const `Function` object from selecting the
-  // perfect forwarding implicit converting constructor below
-  // (i.e., `template <typename Fun> Function(Fun&&)`).
-  Function(Function&) = delete;
   Function(const Function&) = delete;
 
   /**
@@ -482,32 +509,46 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
   /* implicit */ Function(std::nullptr_t) noexcept {}
 
   /**
-   * Constructs a new `Function` from any callable object. This
-   * handles function pointers, pointers to static member functions,
-   * `std::reference_wrapper` objects, `std::function` objects, and arbitrary
-   * objects that implement `operator()` if the parameter signature
-   * matches (i.e. it returns R when called with Args...).
-   * For a `Function` with a const function type, the object must be
-   * callable from a const-reference, i.e. implement `operator() const`.
-   * For a `Function` with a non-const function type, the object will
-   * be called from a non-const reference, which means that it will execute
-   * a non-const `operator()` if it is defined, and falls back to
-   * `operator() const` otherwise.
+   * Constructs a new `Function` from any callable object that is _not_ a
+   * `folly::Function`. This handles function pointers, pointers to static
+   * member functions, `std::reference_wrapper` objects, `std::function`
+   * objects, and arbitrary objects that implement `operator()` if the parameter
+   * signature matches (i.e. it returns an object convertible to `R` when called
+   * with `Args...`).
    *
    * \note `typename = ResultOf<Fun>` prevents this overload from being
    * selected by overload resolution when `fun` is not a compatible function.
+   *
+   * \note The noexcept requires some explanation. IsSmall is true when the
+   * decayed type fits within the internal buffer and is noexcept-movable. But
+   * this ctor might copy, not move. What we need here, if this ctor does a
+   * copy, is that this ctor be noexcept when the copy is noexcept. That is not
+   * checked in IsSmall, and shouldn't be, because once the Function is
+   * constructed, the contained object is never copied. This check is for this
+   * ctor only, in the case that this ctor does a copy.
    */
-  template <class Fun, typename = typename Traits::template ResultOf<Fun>>
-  /* implicit */ Function(Fun&& fun) noexcept(IsSmall<Fun>::value)
+  template <
+      typename Fun,
+      typename FunT = detail::function::DecayIfConstructible<Fun>,
+      typename = typename Traits::template ResultOf<Fun>>
+  /* implicit */ Function(Fun&& fun) noexcept(
+      IsSmall<Fun>::value && noexcept(FunT(std::declval<Fun>())))
       : Function(static_cast<Fun&&>(fun), IsSmall<Fun>{}) {}
 
   /**
-   * For moving a `Function<X(Ys..) const>` into a `Function<X(Ys...)>`.
+   * For move-constructing from a `folly::Function<X(Ys...) [const?]>`.
+   * For a `Function` with a `const` function type, the object must be
+   * callable from a `const`-reference, i.e. implement `operator() const`.
+   * For a `Function` with a non-`const` function type, the object will
+   * be called from a non-const reference, which means that it will execute
+   * a non-const `operator()` if it is defined, and falls back to
+   * `operator() const` otherwise.
    */
   template <
-      bool Const = Traits::IsConst::value,
-      typename std::enable_if<!Const, int>::type = 0>
-  Function(Function<OtherSignature>&& that) noexcept
+      typename Signature,
+      typename = typename Traits::template ResultOf<Function<Signature>>>
+  Function(Function<Signature>&& that) noexcept(
+      noexcept(Function(std::move(that), CoerceTag{})))
       : Function(std::move(that), CoerceTag{}) {}
 
   /**
@@ -530,22 +571,27 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
     exec_(Op::NUKE, &data_, nullptr);
   }
 
-  Function& operator=(Function&) = delete;
   Function& operator=(const Function&) = delete;
 
   /**
    * Move assignment operator
+   *
+   * \note Leaves `that` in a valid but unspecified state. If `&that == this`
+   * then `*this` is left in a valid but unspecified state.
    */
   Function& operator=(Function&& that) noexcept {
-    if (&that != this) {
-      // Q: Why is is safe to destroy and reconstruct this object in place?
-      // A: Two reasons: First, `Function` is a final class, so in doing this
-      //    we aren't slicing off any derived parts. And second, the move
-      //    operation is guaranteed not to throw so we always leave the object
-      //    in a valid state.
-      this->~Function();
-      ::new (this) Function(std::move(that));
-    }
+    // Q: Why is is safe to destroy and reconstruct this object in place?
+    // A: Two reasons: First, `Function` is a final class, so in doing this
+    //    we aren't slicing off any derived parts. And second, the move
+    //    operation is guaranteed not to throw so we always leave the object
+    //    in a valid state.
+    // In the case of self-move (this == &that), this leaves the object in
+    // a default-constructed state. First the object is destroyed, then we
+    // pass the destroyed object to the move constructor. The first thing the
+    // move constructor does is default-construct the object. That object is
+    // "moved" into itself, which is a no-op for a default-constructed Function.
+    this->~Function();
+    ::new (this) Function(std::move(that));
     return *this;
   }
 
@@ -556,7 +602,7 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
    * \note `typename = ResultOf<Fun>` prevents this overload from being
    * selected by overload resolution when `fun` is not a compatible function.
    */
-  template <class Fun, typename = typename Traits::template ResultOf<Fun>>
+  template <typename Fun, typename = decltype(Function(std::declval<Fun>()))>
   Function& operator=(Fun&& fun) noexcept(
       noexcept(/* implicit */ Function(std::declval<Fun>()))) {
     // Doing this in place is more efficient when we can do so safely.
@@ -572,6 +618,17 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
     return *this;
   }
 
+  /**
+   * For assigning from a `Function<X(Ys..) [const?]>`.
+   */
+  template <
+      typename Signature,
+      typename = typename Traits::template ResultOf<Function<Signature>>>
+  Function& operator=(Function<Signature>&& that) noexcept(
+      noexcept(Function(std::move(that)))) {
+    return (*this = Function(std::move(that)));
+  }
+
   /**
    * Clears this `Function`.
    */
@@ -621,17 +678,25 @@ class Function final : private detail::function::FunctionTraits<FunctionType> {
     return exec_(Op::HEAP, nullptr, nullptr);
   }
 
+  using typename Traits::SharedProxy;
+
+  /**
+   * Move this `Function` into a copyable callable object, of which all copies
+   * share the state.
+   */
+  SharedProxy asSharedProxy() && {
+    return SharedProxy{std::move(*this)};
+  }
+
   /**
    * Construct a `std::function` by moving in the contents of this `Function`.
    * Note that the returned `std::function` will share its state (i.e. captured
    * data) across all copies you make of it, so be very careful when copying.
    */
   std::function<typename Traits::NonConstSignature> asStdFunction() && {
-    using Impl = typename Traits::SharedFunctionImpl;
-    return Impl{std::make_shared<Function>(std::move(*this))};
+    return std::move(*this).asSharedProxy();
   }
 };
-FOLLY_POP_WARNING
 
 template <typename FunctionType>
 void swap(Function<FunctionType>& lhs, Function<FunctionType>& rhs) noexcept {
@@ -674,4 +739,88 @@ Function<ReturnType(Args...) const> constCastFunction(
     Function<ReturnType(Args...) const>&& that) noexcept {
   return std::move(that);
 }
+
+/**
+ * @class FunctionRef
+ *
+ * @brief A reference wrapper for callable objects
+ *
+ * FunctionRef is similar to std::reference_wrapper, but the template parameter
+ * is the function signature type rather than the type of the referenced object.
+ * A folly::FunctionRef is cheap to construct as it contains only a pointer to
+ * the referenced callable and a pointer to a function which invokes the
+ * callable.
+ *
+ * The user of FunctionRef must be aware of the reference semantics: storing a
+ * copy of a FunctionRef is potentially dangerous and should be avoided unless
+ * the referenced object definitely outlives the FunctionRef object. Thus any
+ * function that accepts a FunctionRef parameter should only use it to invoke
+ * the referenced function and not store a copy of it. Knowing that FunctionRef
+ * itself has reference semantics, it is generally okay to use it to reference
+ * lambdas that capture by reference.
+ */
+
+template <typename FunctionType>
+class FunctionRef;
+
+template <typename ReturnType, typename... Args>
+class FunctionRef<ReturnType(Args...)> final {
+  using Call = ReturnType (*)(void*, Args&&...);
+
+  void* object_{nullptr};
+  Call call_{&FunctionRef::uninitCall};
+
+  static ReturnType uninitCall(void*, Args&&...) {
+    throw std::bad_function_call();
+  }
+
+  template <typename Fun>
+  static ReturnType call(void* object, Args&&... args) {
+    return static_cast<ReturnType>(detail::function::invoke(
+        *static_cast<Fun*>(object), static_cast<Args&&>(args)...));
+  }
+
+ public:
+  /**
+   * Default constructor. Constructs an empty FunctionRef.
+   *
+   * Invoking it will throw std::bad_function_call.
+   */
+  FunctionRef() = default;
+
+  /**
+   * Construct a FunctionRef from a reference to a callable object.
+   */
+  template <
+      typename Fun,
+      typename std::enable_if<
+          !std::is_same<FunctionRef, typename std::decay<Fun>::type>::value,
+          int>::type = 0>
+  /* implicit */ FunctionRef(Fun&& fun) noexcept {
+    using ReferencedType = typename std::remove_reference<Fun>::type;
+
+    static_assert(
+        std::is_convertible<
+            typename std::result_of<ReferencedType&(Args && ...)>::type,
+            ReturnType>::value,
+        "FunctionRef cannot be constructed from object with "
+        "incompatible function signature");
+
+    // `Fun` may be a const type, in which case we have to do a const_cast
+    // to store the address in a `void*`. This is safe because the `void*`
+    // will be cast back to `Fun*` (which is a const pointer whenever `Fun`
+    // is a const type) inside `FunctionRef::call`
+    object_ = const_cast<void*>(static_cast<void const*>(std::addressof(fun)));
+    call_ = &FunctionRef::call<ReferencedType>;
+  }
+
+  ReturnType operator()(Args... args) const {
+    return call_(object_, static_cast<Args&&>(args)...);
+  }
+
+  explicit operator bool() const {
+    return object_;
+  }
+};
+
 } // namespace folly