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