include/xbt/functional.hpp

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   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #ifndef XBT_FUNCTIONAL_HPP
   7 #define XBT_FUNCTIONAL_HPP
   8
   9 #include <xbt/sysdep.h>
  10 #include <xbt/utility.hpp>
  11
  12 #include <cstddef>
  13 #include <cstdlib>
  14 #include <cstring>
  15
  16 #include <array>
  17 #include <exception>
  18 #include <functional>
  19 #include <memory>
  20 #include <string>
  21 #include <tuple>
  22 #include <type_traits>
  23 #include <utility>
  24 #include <vector>
  25
  26 namespace simgrid {
  27 namespace xbt {
  28
  29 template <class F> class MainFunction {
  30 private:
  31   F code_;
  32   std::shared_ptr<const std::vector<std::string>> args_;
  33
  34 public:
  35   MainFunction(F code, std::vector<std::string>&& args)
  36       : code_(std::move(code)), args_(std::make_shared<const std::vector<std::string>>(std::move(args)))
  37   {
  38   }
  39   void operator()() const
  40   {
  41     const int argc                = args_->size();
  42     std::vector<std::string> args = *args_;
  43     if (not args.empty()) {
  44       char noarg[] = {'\0'};
  45       std::unique_ptr<char* []> argv(new char*[argc + 1]);
  46       for (int i = 0; i != argc; ++i)
  47         argv[i] = args[i].empty() ? noarg : &args[i].front();
  48       argv[argc] = nullptr;
  49       code_(argc, argv.get());
  50     } else
  51       code_(argc, nullptr);
  52   }
  53 };
  54
  55 template <class F> inline std::function<void()> wrap_main(F code, std::vector<std::string>&& args)
  56 {
  57   return MainFunction<F>(std::move(code), std::move(args));
  58 }
  59
  60 template <class F> inline std::function<void()> wrap_main(F code, int argc, const char* const argv[])
  61 {
  62   std::vector<std::string> args(argv, argv + argc);
  63   return MainFunction<F>(std::move(code), std::move(args));
  64 }
  65
  66 namespace bits {
  67 template <class F, class Tuple, std::size_t... I>
  68 constexpr auto apply(F&& f, Tuple&& t, simgrid::xbt::index_sequence<I...>)
  69   -> decltype(std::forward<F>(f)(std::get<I>(std::forward<Tuple>(t))...))
  70 {
  71   return std::forward<F>(f)(std::get<I>(std::forward<Tuple>(t))...);
  72 }
  73 }
  74
  75 /** Call a functional object with the values in the given tuple (from C++17)
  76  *
  77  *  @code{.cpp}
  78  *  int foo(int a, bool b);
  79  *
  80  *  auto args = std::make_tuple(1, false);
  81  *  int res = apply(foo, args);
  82  *  @endcode
  83  **/
  84 template <class F, class Tuple>
  85 constexpr auto apply(F&& f, Tuple&& t)
  86   -> decltype(simgrid::xbt::bits::apply(
  87     std::forward<F>(f),
  88     std::forward<Tuple>(t),
  89     simgrid::xbt::make_index_sequence<
  90       std::tuple_size<typename std::decay<Tuple>::type>::value
  91     >()))
  92 {
  93   return simgrid::xbt::bits::apply(
  94     std::forward<F>(f),
  95     std::forward<Tuple>(t),
  96     simgrid::xbt::make_index_sequence<
  97       std::tuple_size<typename std::decay<Tuple>::type>::value
  98     >());
  99 }
 100
 101 template<class T> class Task;
 102
 103 /** Type-erased run-once task
 104  *
 105  *  * Like std::function but callable only once.
 106  *    However, it works with move-only types.
 107  *
 108  *  * Like std::packaged_task<> but without the shared state.
 109  */
 110 template<class R, class... Args>
 111 class Task<R(Args...)> {
 112 private:
 113
 114   // Placeholder for some class type:
 115   struct whatever {};
 116
 117   // Union used for storage:
 118   typedef typename std::aligned_union<0,
 119     void*,
 120     std::pair<void(*)(),void*>,
 121     std::pair<void(whatever::*)(), whatever*>
 122   >::type TaskUnion;
 123
 124   // Is F suitable for small buffer optimization?
 125   template<class F>
 126   static constexpr bool canSBO()
 127   {
 128     return sizeof(F) <= sizeof(TaskUnion) &&
 129       alignof(F) <= alignof(TaskUnion);
 130   }
 131
 132   static_assert(canSBO<std::reference_wrapper<whatever>>(),
 133     "SBO not working for reference_wrapper");
 134
 135   // Call (and possibly destroy) the function:
 136   typedef R (*call_function)(TaskUnion&, Args...);
 137   // Destroy the function (of needed):
 138   typedef void (*destroy_function)(TaskUnion&);
 139   // Move the function (otherwise memcpy):
 140   typedef void (*move_function)(TaskUnion& dest, TaskUnion& src);
 141
 142   // Vtable of functions for manipulating whatever is in the TaskUnion:
 143   struct TaskVtable {
 144     call_function call;
 145     destroy_function destroy;
 146     move_function move;
 147   };
 148
 149   TaskUnion buffer_;
 150   const TaskVtable* vtable_ = nullptr;
 151
 152   void clear()
 153   {
 154     if (vtable_ && vtable_->destroy)
 155       vtable_->destroy(buffer_);
 156   }
 157
 158 public:
 159   Task() { /* Nothing to do */}
 160   explicit Task(std::nullptr_t) { /* Nothing to do */}
 161   ~Task()
 162   {
 163     this->clear();
 164   }
 165
 166   Task(Task const&) = delete;
 167
 168   Task(Task&& that)
 169   {
 170     if (that.vtable_ && that.vtable_->move)
 171       that.vtable_->move(buffer_, that.buffer_);
 172     else
 173       std::memcpy(static_cast<void*>(&buffer_), static_cast<void*>(&that.buffer_), sizeof(buffer_));
 174
 175     vtable_ = that.vtable_;
 176     that.vtable_ = nullptr;
 177   }
 178   Task& operator=(Task const& that) = delete;
 179   Task& operator=(Task&& that)
 180   {
 181     this->clear();
 182     if (that.vtable_ && that.vtable_->move)
 183       that.vtable_->move(buffer_, that.buffer_);
 184     else
 185       std::memcpy(static_cast<void*>(&buffer_), static_cast<void*>(&that.buffer_), sizeof(buffer_));
 186     vtable_ = that.vtable_;
 187     that.vtable_ = nullptr;
 188     return *this;
 189   }
 190
 191 private:
 192
 193   template<class F>
 194   typename std::enable_if<canSBO<F>()>::type
 195   init(F code)
 196   {
 197     const static TaskVtable vtable {
 198       // Call:
 199       [](TaskUnion& buffer, Args... args) {
 200         F* src = reinterpret_cast<F*>(&buffer);
 201         F code = std::move(*src);
 202         src->~F();
 203         return code(std::forward<Args>(args)...);
 204       },
 205       // Destroy:
 206       std::is_trivially_destructible<F>::value ?
 207       static_cast<destroy_function>(nullptr) :
 208       [](TaskUnion& buffer) {
 209         F* code = reinterpret_cast<F*>(&buffer);
 210         code->~F();
 211       },
 212       // Move:
 213       [](TaskUnion& dst, TaskUnion& src) {
 214         F* src_code = reinterpret_cast<F*>(&src);
 215         F* dst_code = reinterpret_cast<F*>(&dst);
 216         new(dst_code) F(std::move(*src_code));
 217         src_code->~F();
 218       }
 219     };
 220     new(&buffer_) F(std::move(code));
 221     vtable_ = &vtable;
 222   }
 223
 224   template <class F> typename std::enable_if<not canSBO<F>()>::type init(F code)
 225   {
 226     const static TaskVtable vtable {
 227       // Call:
 228       [](TaskUnion& buffer, Args... args) {
 229         // Delete F when we go out of scope:
 230         std::unique_ptr<F> code(*reinterpret_cast<F**>(&buffer));
 231         return (*code)(std::forward<Args>(args)...);
 232       },
 233       // Destroy:
 234       [](TaskUnion& buffer) {
 235         F* code = *reinterpret_cast<F**>(&buffer);
 236         delete code;
 237       },
 238       // Move:
 239       nullptr
 240     };
 241     *reinterpret_cast<F**>(&buffer_) = new F(std::move(code));
 242     vtable_ = &vtable;
 243   }
 244
 245 public:
 246   template <class F> explicit Task(F code) { this->init(std::move(code)); }
 247
 248   operator bool() const { return vtable_ != nullptr; }
 249   bool operator!() const { return vtable_ == nullptr; }
 250
 251   R operator()(Args... args)
 252   {
 253     if (vtable_ == nullptr)
 254       throw std::bad_function_call();
 255     const TaskVtable* vtable = vtable_;
 256     vtable_ = nullptr;
 257     return vtable->call(buffer_, std::forward<Args>(args)...);
 258   }
 259 };
 260
 261 template<class F, class... Args>
 262 class TaskImpl {
 263 private:
 264   F code_;
 265   std::tuple<Args...> args_;
 266   typedef decltype(simgrid::xbt::apply(std::move(code_), std::move(args_))) result_type;
 267 public:
 268   TaskImpl(F code, std::tuple<Args...> args) :
 269     code_(std::move(code)),
 270     args_(std::move(args))
 271   {}
 272   result_type operator()()
 273   {
 274     return simgrid::xbt::apply(std::move(code_), std::move(args_));
 275   }
 276 };
 277
 278 template <class F, class... Args> auto make_task(F code, Args... args) -> Task<decltype(code(std::move(args)...))()>
 279 {
 280   TaskImpl<F, Args...> task(std::move(code), std::make_tuple(std::move(args)...));
 281   return Task<decltype(code(std::move(args)...))()>(std::move(task));
 282 }
 283
 284 } // namespace xbt
 285 } // namespace simgrid
 286 #endif