Home | History | Annotate | Line # | Download | only in std
      1 // <array> -*- C++ -*-
      2 
      3 // Copyright (C) 2007-2022 Free Software Foundation, Inc.
      4 //
      5 // This file is part of the GNU ISO C++ Library.  This library is free
      6 // software; you can redistribute it and/or modify it under the
      7 // terms of the GNU General Public License as published by the
      8 // Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
      9 // any later version.
     10 
     11 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
     12 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
     13 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
     14 // GNU General Public License for more details.
     15 
     16 // Under Section 7 of GPL version 3, you are granted additional
     17 // permissions described in the GCC Runtime Library Exception, version
     18 // 3.1, as published by the Free Software Foundation.
     19 
     20 // You should have received a copy of the GNU General Public License and
     21 // a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;
     22 // see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see
     23 // <http://www.gnu.org/licenses/>.
     24 
     25 /** @file include/array
     26  *  This is a Standard C++ Library header.
     27  */
     28 
     29 #ifndef _GLIBCXX_ARRAY
     30 #define _GLIBCXX_ARRAY 1
     31 
     32 #pragma GCC system_header
     33 
     34 #if __cplusplus < 201103L
     35 # include <bits/c++0x_warning.h>
     36 #else
     37 
     38 #include <compare>
     39 #include <initializer_list>
     40 
     41 #include <type_traits>
     42 #include <bits/functexcept.h>
     43 #include <bits/stl_algobase.h>
     44 #include <bits/range_access.h> // std::begin, std::end etc.
     45 #include <bits/utility.h>      // std::index_sequence, std::tuple_size
     46 #include <debug/assertions.h>
     47 
     48 namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
     49 {
     50 _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
     51 
     52   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
     53     struct __array_traits
     54     {
     55       typedef _Tp _Type[_Nm];
     56       typedef __is_swappable<_Tp> _Is_swappable;
     57       typedef __is_nothrow_swappable<_Tp> _Is_nothrow_swappable;
     58 
     59       static constexpr _Tp&
     60       _S_ref(const _Type& __t, std::size_t __n) noexcept
     61       { return const_cast<_Tp&>(__t[__n]); }
     62 
     63       static constexpr _Tp*
     64       _S_ptr(const _Type& __t) noexcept
     65       { return const_cast<_Tp*>(__t); }
     66     };
     67 
     68  template<typename _Tp>
     69    struct __array_traits<_Tp, 0>
     70    {
     71      struct _Type { };
     72      typedef true_type _Is_swappable;
     73      typedef true_type _Is_nothrow_swappable;
     74 
     75      static constexpr _Tp&
     76      _S_ref(const _Type&, std::size_t) noexcept
     77      { return *static_cast<_Tp*>(nullptr); }
     78 
     79      static constexpr _Tp*
     80      _S_ptr(const _Type&) noexcept
     81      { return nullptr; }
     82    };
     83 
     84   /**
     85    *  @brief A standard container for storing a fixed size sequence of elements.
     86    *
     87    *  @ingroup sequences
     88    *
     89    *  Meets the requirements of a <a href="tables.html#65">container</a>, a
     90    *  <a href="tables.html#66">reversible container</a>, and a
     91    *  <a href="tables.html#67">sequence</a>.
     92    *
     93    *  Sets support random access iterators.
     94    *
     95    *  @tparam  Tp  Type of element. Required to be a complete type.
     96    *  @tparam  Nm  Number of elements.
     97   */
     98   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
     99     struct array
    100     {
    101       typedef _Tp 	    			      value_type;
    102       typedef value_type*			      pointer;
    103       typedef const value_type*                       const_pointer;
    104       typedef value_type&                   	      reference;
    105       typedef const value_type&             	      const_reference;
    106       typedef value_type*          		      iterator;
    107       typedef const value_type*			      const_iterator;
    108       typedef std::size_t                    	      size_type;
    109       typedef std::ptrdiff_t                   	      difference_type;
    110       typedef std::reverse_iterator<iterator>	      reverse_iterator;
    111       typedef std::reverse_iterator<const_iterator>   const_reverse_iterator;
    112 
    113       // Support for zero-sized arrays mandatory.
    114       typedef __array_traits<_Tp, _Nm> _AT_Type;
    115       typename _AT_Type::_Type                         _M_elems;
    116 
    117       // No explicit construct/copy/destroy for aggregate type.
    118 
    119       // DR 776.
    120       _GLIBCXX20_CONSTEXPR void
    121       fill(const value_type& __u)
    122       { std::fill_n(begin(), size(), __u); }
    123 
    124       _GLIBCXX20_CONSTEXPR void
    125       swap(array& __other)
    126       noexcept(_AT_Type::_Is_nothrow_swappable::value)
    127       { std::swap_ranges(begin(), end(), __other.begin()); }
    128 
    129       // Iterators.
    130       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    131       _GLIBCXX17_CONSTEXPR iterator
    132       begin() noexcept
    133       { return iterator(data()); }
    134 
    135       [[__nodiscard__]]
    136       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_iterator
    137       begin() const noexcept
    138       { return const_iterator(data()); }
    139 
    140       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    141       _GLIBCXX17_CONSTEXPR iterator
    142       end() noexcept
    143       { return iterator(data() + _Nm); }
    144 
    145       [[__nodiscard__]]
    146       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_iterator
    147       end() const noexcept
    148       { return const_iterator(data() + _Nm); }
    149 
    150       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    151       _GLIBCXX17_CONSTEXPR reverse_iterator
    152       rbegin() noexcept
    153       { return reverse_iterator(end()); }
    154 
    155       [[__nodiscard__]]
    156       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_reverse_iterator
    157       rbegin() const noexcept
    158       { return const_reverse_iterator(end()); }
    159 
    160       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    161       _GLIBCXX17_CONSTEXPR reverse_iterator
    162       rend() noexcept
    163       { return reverse_iterator(begin()); }
    164 
    165       [[__nodiscard__]]
    166       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_reverse_iterator
    167       rend() const noexcept
    168       { return const_reverse_iterator(begin()); }
    169 
    170       [[__nodiscard__]]
    171       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_iterator
    172       cbegin() const noexcept
    173       { return const_iterator(data()); }
    174 
    175       [[__nodiscard__]]
    176       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_iterator
    177       cend() const noexcept
    178       { return const_iterator(data() + _Nm); }
    179 
    180       [[__nodiscard__]]
    181       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_reverse_iterator
    182       crbegin() const noexcept
    183       { return const_reverse_iterator(end()); }
    184 
    185       [[__nodiscard__]]
    186       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_reverse_iterator
    187       crend() const noexcept
    188       { return const_reverse_iterator(begin()); }
    189 
    190       // Capacity.
    191       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    192       constexpr size_type
    193       size() const noexcept { return _Nm; }
    194 
    195       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    196       constexpr size_type
    197       max_size() const noexcept { return _Nm; }
    198 
    199       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    200       constexpr bool
    201       empty() const noexcept { return size() == 0; }
    202 
    203       // Element access.
    204       [[__nodiscard__]]
    205       _GLIBCXX17_CONSTEXPR reference
    206       operator[](size_type __n) noexcept
    207       {
    208 	__glibcxx_requires_subscript(__n);
    209 	return _AT_Type::_S_ref(_M_elems, __n);
    210       }
    211 
    212       [[__nodiscard__]]
    213       constexpr const_reference
    214       operator[](size_type __n) const noexcept
    215       {
    216 #if __cplusplus >= 201402L
    217 	__glibcxx_requires_subscript(__n);
    218 #endif
    219 	return _AT_Type::_S_ref(_M_elems, __n);
    220       }
    221 
    222       _GLIBCXX17_CONSTEXPR reference
    223       at(size_type __n)
    224       {
    225 	if (__n >= _Nm)
    226 	  std::__throw_out_of_range_fmt(__N("array::at: __n (which is %zu) "
    227 					    ">= _Nm (which is %zu)"),
    228 					__n, _Nm);
    229 	return _AT_Type::_S_ref(_M_elems, __n);
    230       }
    231 
    232       constexpr const_reference
    233       at(size_type __n) const
    234       {
    235 	// Result of conditional expression must be an lvalue so use
    236 	// boolean ? lvalue : (throw-expr, lvalue)
    237 	return __n < _Nm ? _AT_Type::_S_ref(_M_elems, __n)
    238 	  : (std::__throw_out_of_range_fmt(__N("array::at: __n (which is %zu) "
    239 					       ">= _Nm (which is %zu)"),
    240 					   __n, _Nm),
    241 	     _AT_Type::_S_ref(_M_elems, 0));
    242       }
    243 
    244       [[__nodiscard__]]
    245       _GLIBCXX17_CONSTEXPR reference
    246       front() noexcept
    247       {
    248 	__glibcxx_requires_nonempty();
    249 	return *begin();
    250       }
    251 
    252       [[__nodiscard__]]
    253       constexpr const_reference
    254       front() const noexcept
    255       {
    256 #if __cplusplus >= 201402L
    257 	__glibcxx_requires_nonempty();
    258 #endif
    259 	return _AT_Type::_S_ref(_M_elems, 0);
    260       }
    261 
    262       [[__nodiscard__]]
    263       _GLIBCXX17_CONSTEXPR reference
    264       back() noexcept
    265       {
    266 	__glibcxx_requires_nonempty();
    267 	return _Nm ? *(end() - 1) : *end();
    268       }
    269 
    270       [[__nodiscard__]]
    271       constexpr const_reference
    272       back() const noexcept
    273       {
    274 #if __cplusplus >= 201402L
    275 	__glibcxx_requires_nonempty();
    276 #endif
    277 	return _Nm ? _AT_Type::_S_ref(_M_elems, _Nm - 1)
    278  	           : _AT_Type::_S_ref(_M_elems, 0);
    279       }
    280 
    281       [[__gnu__::__const__, __nodiscard__]]
    282       _GLIBCXX17_CONSTEXPR pointer
    283       data() noexcept
    284       { return _AT_Type::_S_ptr(_M_elems); }
    285 
    286       [[__nodiscard__]]
    287       _GLIBCXX17_CONSTEXPR const_pointer
    288       data() const noexcept
    289       { return _AT_Type::_S_ptr(_M_elems); }
    290     };
    291 
    292 #if __cpp_deduction_guides >= 201606
    293   template<typename _Tp, typename... _Up>
    294     array(_Tp, _Up...)
    295       -> array<enable_if_t<(is_same_v<_Tp, _Up> && ...), _Tp>,
    296 	       1 + sizeof...(_Up)>;
    297 #endif
    298 
    299   // Array comparisons.
    300   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    301     [[__nodiscard__]]
    302     _GLIBCXX20_CONSTEXPR
    303     inline bool
    304     operator==(const array<_Tp, _Nm>& __one, const array<_Tp, _Nm>& __two)
    305     { return std::__equal_aux1(__one.begin(), __one.end(), __two.begin()); }
    306 
    307 #if __cpp_lib_three_way_comparison && __cpp_lib_concepts
    308   template<typename _Tp, size_t _Nm>
    309     [[nodiscard]]
    310     constexpr __detail::__synth3way_t<_Tp>
    311     operator<=>(const array<_Tp, _Nm>& __a, const array<_Tp, _Nm>& __b)
    312     {
    313       if constexpr (_Nm && __is_memcmp_ordered<_Tp>::__value)
    314 	if (!std::__is_constant_evaluated())
    315 	  {
    316 	    constexpr size_t __n = _Nm * sizeof(_Tp);
    317 	    return __builtin_memcmp(__a.data(), __b.data(), __n) <=> 0;
    318 	  }
    319 
    320       for (size_t __i = 0; __i < _Nm; ++__i)
    321 	{
    322 	  auto __c = __detail::__synth3way(__a[__i], __b[__i]);
    323 	  if (__c != 0)
    324 	    return __c;
    325 	}
    326       return strong_ordering::equal;
    327     }
    328 #else
    329   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    330     [[__nodiscard__]]
    331     _GLIBCXX20_CONSTEXPR
    332     inline bool
    333     operator!=(const array<_Tp, _Nm>& __one, const array<_Tp, _Nm>& __two)
    334     { return !(__one == __two); }
    335 
    336   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    337     [[__nodiscard__]]
    338     _GLIBCXX20_CONSTEXPR
    339     inline bool
    340     operator<(const array<_Tp, _Nm>& __a, const array<_Tp, _Nm>& __b)
    341     {
    342       return std::lexicographical_compare(__a.begin(), __a.end(),
    343 					  __b.begin(), __b.end());
    344     }
    345 
    346   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    347     [[__nodiscard__]]
    348     _GLIBCXX20_CONSTEXPR
    349     inline bool
    350     operator>(const array<_Tp, _Nm>& __one, const array<_Tp, _Nm>& __two)
    351     { return __two < __one; }
    352 
    353   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    354     [[__nodiscard__]]
    355     _GLIBCXX20_CONSTEXPR
    356     inline bool
    357     operator<=(const array<_Tp, _Nm>& __one, const array<_Tp, _Nm>& __two)
    358     { return !(__one > __two); }
    359 
    360   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    361     [[__nodiscard__]]
    362     _GLIBCXX20_CONSTEXPR
    363     inline bool
    364     operator>=(const array<_Tp, _Nm>& __one, const array<_Tp, _Nm>& __two)
    365     { return !(__one < __two); }
    366 #endif // three_way_comparison && concepts
    367 
    368   // Specialized algorithms.
    369   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    370     _GLIBCXX20_CONSTEXPR
    371     inline
    372 #if __cplusplus > 201402L || !defined(__STRICT_ANSI__) // c++1z or gnu++11
    373     // Constrained free swap overload, see p0185r1
    374     typename enable_if<
    375       __array_traits<_Tp, _Nm>::_Is_swappable::value
    376     >::type
    377 #else
    378     void
    379 #endif
    380     swap(array<_Tp, _Nm>& __one, array<_Tp, _Nm>& __two)
    381     noexcept(noexcept(__one.swap(__two)))
    382     { __one.swap(__two); }
    383 
    384 #if __cplusplus > 201402L || !defined(__STRICT_ANSI__) // c++1z or gnu++11
    385   template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
    386     typename enable_if<
    387       !__array_traits<_Tp, _Nm>::_Is_swappable::value>::type
    388     swap(array<_Tp, _Nm>&, array<_Tp, _Nm>&) = delete;
    389 #endif
    390 
    391   template<std::size_t _Int, typename _Tp, std::size_t _Nm>
    392     [[__nodiscard__]]
    393     constexpr _Tp&
    394     get(array<_Tp, _Nm>& __arr) noexcept
    395     {
    396       static_assert(_Int < _Nm, "array index is within bounds");
    397       return __array_traits<_Tp, _Nm>::_S_ref(__arr._M_elems, _Int);
    398     }
    399 
    400   template<std::size_t _Int, typename _Tp, std::size_t _Nm>
    401     [[__nodiscard__]]
    402     constexpr _Tp&&
    403     get(array<_Tp, _Nm>&& __arr) noexcept
    404     {
    405       static_assert(_Int < _Nm, "array index is within bounds");
    406       return std::move(std::get<_Int>(__arr));
    407     }
    408 
    409   template<std::size_t _Int, typename _Tp, std::size_t _Nm>
    410     [[__nodiscard__]]
    411     constexpr const _Tp&
    412     get(const array<_Tp, _Nm>& __arr) noexcept
    413     {
    414       static_assert(_Int < _Nm, "array index is within bounds");
    415       return __array_traits<_Tp, _Nm>::_S_ref(__arr._M_elems, _Int);
    416     }
    417 
    418   template<std::size_t _Int, typename _Tp, std::size_t _Nm>
    419     [[__nodiscard__]]
    420     constexpr const _Tp&&
    421     get(const array<_Tp, _Nm>&& __arr) noexcept
    422     {
    423       static_assert(_Int < _Nm, "array index is within bounds");
    424       return std::move(std::get<_Int>(__arr));
    425     }
    426 
    427 #if __cplusplus >= 202002L && __cpp_generic_lambdas >= 201707L
    428 #define __cpp_lib_to_array 201907L
    429   template<typename _Tp, size_t _Nm>
    430     [[nodiscard]]
    431     constexpr array<remove_cv_t<_Tp>, _Nm>
    432     to_array(_Tp (&__a)[_Nm])
    433     noexcept(is_nothrow_constructible_v<_Tp, _Tp&>)
    434     {
    435       static_assert(!is_array_v<_Tp>);
    436       static_assert(is_constructible_v<_Tp, _Tp&>);
    437       if constexpr (is_constructible_v<_Tp, _Tp&>)
    438 	{
    439 	  if constexpr (is_trivial_v<_Tp>)
    440 	    {
    441 	      array<remove_cv_t<_Tp>, _Nm> __arr;
    442 	      if (!__is_constant_evaluated() && _Nm != 0)
    443 		__builtin_memcpy((void*)__arr.data(), (void*)__a, sizeof(__a));
    444 	      else
    445 		for (size_t __i = 0; __i < _Nm; ++__i)
    446 		  __arr._M_elems[__i] = __a[__i];
    447 	      return __arr;
    448 	    }
    449 	  else
    450 	    return [&__a]<size_t... _Idx>(index_sequence<_Idx...>) {
    451 	      return array<remove_cv_t<_Tp>, _Nm>{{ __a[_Idx]... }};
    452 	    }(make_index_sequence<_Nm>{});
    453 	}
    454       else
    455 	__builtin_unreachable(); // FIXME: see PR c++/91388
    456     }
    457 
    458   template<typename _Tp, size_t _Nm>
    459     [[nodiscard]]
    460     constexpr array<remove_cv_t<_Tp>, _Nm>
    461     to_array(_Tp (&&__a)[_Nm])
    462     noexcept(is_nothrow_move_constructible_v<_Tp>)
    463     {
    464       static_assert(!is_array_v<_Tp>);
    465       static_assert(is_move_constructible_v<_Tp>);
    466       if constexpr (is_move_constructible_v<_Tp>)
    467 	{
    468 	  if constexpr (is_trivial_v<_Tp>)
    469 	    {
    470 	      array<remove_cv_t<_Tp>, _Nm> __arr;
    471 	      if (!__is_constant_evaluated() && _Nm != 0)
    472 		__builtin_memcpy((void*)__arr.data(), (void*)__a, sizeof(__a));
    473 	      else
    474 		for (size_t __i = 0; __i < _Nm; ++__i)
    475 		  __arr._M_elems[__i] = __a[__i];
    476 	      return __arr;
    477 	    }
    478 	  else
    479 	    return [&__a]<size_t... _Idx>(index_sequence<_Idx...>) {
    480 	      return array<remove_cv_t<_Tp>, _Nm>{{ std::move(__a[_Idx])... }};
    481 	    }(make_index_sequence<_Nm>{});
    482 	}
    483       else
    484 	__builtin_unreachable(); // FIXME: see PR c++/91388
    485     }
    486 #endif // C++20
    487 
    488   // Tuple interface to class template array.
    489 
    490   /// Partial specialization for std::array
    491   template<typename _Tp, size_t _Nm>
    492     struct tuple_size<array<_Tp, _Nm>>
    493     : public integral_constant<size_t, _Nm> { };
    494 
    495   /// Partial specialization for std::array
    496   template<size_t _Ind, typename _Tp, size_t _Nm>
    497     struct tuple_element<_Ind, array<_Tp, _Nm>>
    498     {
    499       static_assert(_Ind < _Nm, "array index is in range");
    500       using type = _Tp;
    501     };
    502 
    503 #if __cplusplus >= 201703L
    504   template<typename _Tp, size_t _Nm>
    505     inline constexpr size_t tuple_size_v<array<_Tp, _Nm>> = _Nm;
    506 
    507   template<typename _Tp, size_t _Nm>
    508     inline constexpr size_t tuple_size_v<const array<_Tp, _Nm>> = _Nm;
    509 #endif
    510 
    511   template<typename _Tp, size_t _Nm>
    512     struct __is_tuple_like_impl<array<_Tp, _Nm>> : true_type
    513     { };
    514 
    515 _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
    516 } // namespace std
    517 
    518 #endif // C++11
    519 
    520 #endif // _GLIBCXX_ARRAY
    521