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Basic CTL shared_ptr implementation (#1267)
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a6fe62cf13
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e1528a71e2
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454
ctl/shared_ptr.h
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454
ctl/shared_ptr.h
Normal file
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@ -0,0 +1,454 @@
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|||
// -*-mode:c++;indent-tabs-mode:nil;c-basic-offset:4;tab-width:8;coding:utf-8-*-
|
||||
// vi: set et ft=cpp ts=4 sts=4 sw=4 fenc=utf-8 :vi
|
||||
#ifndef CTL_SHARED_PTR_H_
|
||||
#define CTL_SHARED_PTR_H_
|
||||
|
||||
#include "exception.h"
|
||||
#include "is_convertible.h"
|
||||
#include "remove_extent.h"
|
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#include "unique_ptr.h"
|
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||||
// XXX currently needed to use placement-new syntax (move to cxx.inc?)
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||||
void*
|
||||
operator new(size_t, void*) noexcept;
|
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|
||||
namespace ctl {
|
||||
|
||||
class bad_weak_ptr : public exception
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
const char* what() const noexcept override
|
||||
{
|
||||
return "ctl::bad_weak_ptr";
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
namespace __ {
|
||||
|
||||
template<typename T>
|
||||
struct ptr_ref
|
||||
{
|
||||
using type = T&;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template<>
|
||||
struct ptr_ref<void>
|
||||
{
|
||||
using type = void;
|
||||
};
|
||||
|
||||
static inline __attribute__((always_inline)) void
|
||||
incref(size_t* r) noexcept
|
||||
{
|
||||
#ifdef NDEBUG
|
||||
__atomic_fetch_add(r, 1, __ATOMIC_RELAXED);
|
||||
#else
|
||||
size_t refs = __atomic_fetch_add(r, 1, __ATOMIC_RELAXED);
|
||||
if (refs > ((size_t)-1) >> 1)
|
||||
__builtin_trap();
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline __attribute__((always_inline)) bool
|
||||
decref(size_t* r) noexcept
|
||||
{
|
||||
if (!__atomic_fetch_sub(r, 1, __ATOMIC_RELEASE)) {
|
||||
__atomic_thread_fence(__ATOMIC_ACQUIRE);
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
class shared_ref
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
constexpr shared_ref() noexcept = default;
|
||||
shared_ref(const shared_ref&) = delete;
|
||||
shared_ref& operator=(const shared_ref&) = delete;
|
||||
|
||||
virtual ~shared_ref() = default;
|
||||
|
||||
void keep_shared() noexcept
|
||||
{
|
||||
incref(&shared);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void drop_shared() noexcept
|
||||
{
|
||||
if (decref(&shared)) {
|
||||
dispose();
|
||||
drop_weak();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void keep_weak() noexcept
|
||||
{
|
||||
incref(&weak);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void drop_weak() noexcept
|
||||
{
|
||||
if (decref(&weak)) {
|
||||
delete this;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t use_count() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return shared + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
size_t weak_count() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return weak;
|
||||
}
|
||||
|
||||
private:
|
||||
virtual void dispose() noexcept = 0;
|
||||
|
||||
size_t shared = 0;
|
||||
size_t weak = 0;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template<typename T, typename D>
|
||||
class shared_pointer : public shared_ref
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
static shared_pointer* make(T* const p, D d)
|
||||
{
|
||||
return make(unique_ptr<T, D>(p, move(d)));
|
||||
}
|
||||
|
||||
static shared_pointer* make(unique_ptr<T, D> p)
|
||||
{
|
||||
return new shared_pointer(p.release(), move(p.get_deleter()));
|
||||
}
|
||||
|
||||
private:
|
||||
shared_pointer(T* const p, D d) noexcept : p(p), d(move(d))
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
void dispose() noexcept override
|
||||
{
|
||||
move(d)(p);
|
||||
}
|
||||
|
||||
T* const p;
|
||||
[[no_unique_address]] D d;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template<typename T>
|
||||
class shared_emplace : public shared_ref
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
union
|
||||
{
|
||||
T t;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template<typename... Args>
|
||||
void construct(Args&&... args)
|
||||
{
|
||||
::new (&t) T(forward<Args>(args)...);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static unique_ptr<shared_emplace> make()
|
||||
{
|
||||
return unique_ptr(new shared_emplace());
|
||||
}
|
||||
|
||||
private:
|
||||
explicit constexpr shared_emplace() noexcept = default;
|
||||
|
||||
void dispose() noexcept override
|
||||
{
|
||||
t.~T();
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
template<typename T, typename U>
|
||||
concept shared_ptr_compatible = is_convertible_v<U*, T*>;
|
||||
|
||||
} // namespace __
|
||||
|
||||
template<typename T>
|
||||
class weak_ptr;
|
||||
|
||||
template<typename T>
|
||||
class shared_ptr
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
using element_type = remove_extent_t<T>;
|
||||
using weak_type = weak_ptr<T>;
|
||||
|
||||
constexpr shared_ptr() noexcept = default;
|
||||
constexpr shared_ptr(nullptr_t) noexcept
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
explicit shared_ptr(U* const p) : shared_ptr(p, default_delete<U>())
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U, typename D>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
shared_ptr(U* const p, D d)
|
||||
: p(p), rc(__::shared_pointer<U, D>::make(p, move(d)))
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
shared_ptr(const shared_ptr<U>& r, element_type* p) noexcept
|
||||
: p(p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
if (rc)
|
||||
rc->keep_shared();
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
shared_ptr(shared_ptr<U>&& r, element_type* p) noexcept : p(p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
r.p = nullptr;
|
||||
r.rc = nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
shared_ptr(const shared_ptr<U>& r) noexcept : p(r.p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
if (rc)
|
||||
rc->keep_shared();
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
shared_ptr(shared_ptr<U>&& r) noexcept : p(r.p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
r.p = nullptr;
|
||||
r.rc = nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
shared_ptr(const shared_ptr& r) noexcept : p(r.p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
if (rc)
|
||||
rc->keep_shared();
|
||||
}
|
||||
|
||||
shared_ptr(shared_ptr&& r) noexcept : p(r.p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
r.p = nullptr;
|
||||
r.rc = nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
explicit shared_ptr(const weak_ptr<U>& r) : p(r.p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
if (r.expired()) {
|
||||
throw bad_weak_ptr();
|
||||
}
|
||||
rc->keep_shared();
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U, typename D>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
shared_ptr(unique_ptr<U, D>&& r)
|
||||
: p(r.p), rc(__::shared_pointer<U, D>::make(move(r)))
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
~shared_ptr()
|
||||
{
|
||||
if (rc)
|
||||
rc->drop_shared();
|
||||
}
|
||||
|
||||
shared_ptr& operator=(shared_ptr r) noexcept
|
||||
{
|
||||
swap(r);
|
||||
return *this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
shared_ptr& operator=(shared_ptr<U> r) noexcept
|
||||
{
|
||||
shared_ptr<T>(move(r)).swap(*this);
|
||||
return *this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void reset() noexcept
|
||||
{
|
||||
shared_ptr().swap(*this);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
void reset(U* const p2)
|
||||
{
|
||||
shared_ptr<T>(p2).swap(*this);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U, typename D>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
void reset(U* const p2, D d)
|
||||
{
|
||||
shared_ptr<T>(p2, d).swap(*this);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void swap(shared_ptr& r) noexcept
|
||||
{
|
||||
using ctl::swap;
|
||||
swap(p, r.p);
|
||||
swap(rc, r.rc);
|
||||
}
|
||||
|
||||
element_type* get() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
typename __::ptr_ref<T>::type operator*() const noexcept
|
||||
{
|
||||
if (!p)
|
||||
__builtin_trap();
|
||||
return *p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
T* operator->() const noexcept
|
||||
{
|
||||
if (!p)
|
||||
__builtin_trap();
|
||||
return p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
long use_count() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return rc ? rc->use_count() : 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
explicit operator bool() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
bool owner_before(const shared_ptr<U>& r) const noexcept
|
||||
{
|
||||
return p < r.p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
bool owner_before(const weak_ptr<U>& r) const noexcept
|
||||
{
|
||||
return !r.owner_before(*this);
|
||||
}
|
||||
|
||||
private:
|
||||
template<typename U>
|
||||
friend class weak_ptr;
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
friend class shared_ptr;
|
||||
|
||||
template<typename U, typename... Args>
|
||||
friend shared_ptr<U> make_shared(Args&&... args);
|
||||
|
||||
element_type* p = nullptr;
|
||||
__::shared_ref* rc = nullptr;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template<typename T>
|
||||
class weak_ptr
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
using element_type = remove_extent_t<T>;
|
||||
|
||||
constexpr weak_ptr() noexcept = default;
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
requires __::shared_ptr_compatible<T, U>
|
||||
weak_ptr(const shared_ptr<U>& r) noexcept : p(r.p), rc(r.rc)
|
||||
{
|
||||
if (rc)
|
||||
rc->keep_weak();
|
||||
}
|
||||
|
||||
~weak_ptr()
|
||||
{
|
||||
if (rc)
|
||||
rc->drop_weak();
|
||||
}
|
||||
|
||||
long use_count() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return rc ? rc->use_count() : 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool expired() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return !use_count();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void reset() noexcept
|
||||
{
|
||||
weak_ptr().swap(*this);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void swap(weak_ptr& r) noexcept
|
||||
{
|
||||
using ctl::swap;
|
||||
swap(p, r.p);
|
||||
swap(rc, r.rc);
|
||||
}
|
||||
|
||||
shared_ptr<T> lock() const noexcept
|
||||
{
|
||||
if (expired())
|
||||
return nullptr;
|
||||
shared_ptr<T> r;
|
||||
r.p = p;
|
||||
r.rc = rc;
|
||||
if (rc)
|
||||
rc->keep_shared();
|
||||
return r;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
bool owner_before(const weak_ptr<U>& r) const noexcept
|
||||
{
|
||||
return p < r.p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<typename U>
|
||||
bool owner_before(const shared_ptr<U>& r) const noexcept
|
||||
{
|
||||
return p < r.p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
private:
|
||||
template<typename U>
|
||||
friend class shared_ptr;
|
||||
|
||||
element_type* p = nullptr;
|
||||
__::shared_ref* rc = nullptr;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template<typename T, typename... Args>
|
||||
shared_ptr<T>
|
||||
make_shared(Args&&... args)
|
||||
{
|
||||
auto rc = __::shared_emplace<T>::make();
|
||||
rc->construct(forward<Args>(args)...);
|
||||
shared_ptr<T> r;
|
||||
r.p = &rc->t;
|
||||
r.rc = rc.release();
|
||||
return r;
|
||||
}
|
||||
|
||||
} // namespace ctl
|
||||
|
||||
#endif // CTL_SHARED_PTR_H_
|
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