Класс function
представляет собой полиморфную оболочку для функциональных объектов, а именно
для тех, чей тип
удовлетворяет Callable
и CopyConstructible.
Это может быть указатель на функцию, лямбда, класс с перегруженным operator()
и т.д. Хранимый функциональный объект в терминах стандарта принято
называть target.
Храним полем unique_ptr<concept>, где concept — класс с виртуальными
функциями (например, operator()). При конструировании из функционального
объекта типа F создаём в динамической памяти model<F>, где хранится сам F,
а также определены те самые виртуальные функции.
Функциональные объекты часто не имеют состояния вообще, или имеют, но небольшое.
Поэтому возникает естественное желание легковесные объекты хранить
непосредственно внутри function, вместо указателя на динамическую память.
К сожалению, нам больше не подойдёт unique_ptr, ведь в случае small object
не будет указателя на динамическую память. Во-первых, не очень понятно, какой
у такого unique_ptr'а должен быть Deleter. Во-вторых, а как тогда правильно
мувать small object'ы?
Разделим хранилище и логику на два поля:
- выровненный массив байт, где будет лежать либо сам функциональный объект (в случае small object), либо указатель на него;
- указатель на дескриптор — набор вспомогательных функций для оперирования хранилищем (может быть выражен классом с виртуальными функциями).
В зависимости от типа функционального объекта, будем хранить указатели на дескрипторы с разными динамическими типами.
Не имеет смысл когда-либо иметь два инстанса дескриптора с одинаковым динамическим типом — они эквивалентны. Мы можем этим воспользоваться, чтобы избежать каких-либо динамических аллокаций для дескрипторов — будем просто хранить по одному инстансу каждого дескриптора статически, и ссылаться на них.
Дефолтный конструктор создаёт пустой (empty) function, который не хранит в
себе никакой функциональный объект, а при вызове operator()
кидает bad_function_call. Для него удобно сделать отдельный дескриптор.
В отличие от стандартной библиотеки, ваш function должен гарантировать
небросающие мувающие операции (конструктор и оператор присваивания). К
сожалению, в общем случае это невозможно при SOO, поэтому используйте эту
оптимизацию только для тех T, у которых мув и сам не бросает.
Метод F* target<F>() должен возвращать указатель на текущий функциональный
объект, если его динамический тип совпадает с F, и nullptr иначе.