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BTreeMap: better way to postpone root access in DrainFilter
[rust.git] / library / alloc / src / collections / btree / map.rs
1 use core::borrow::Borrow;
2 use core::cmp::Ordering;
3 use core::fmt::Debug;
4 use core::hash::{Hash, Hasher};
5 use core::iter::{FromIterator, FusedIterator, Peekable};
6 use core::marker::PhantomData;
7 use core::mem::{self, ManuallyDrop};
8 use core::ops::Bound::{Excluded, Included, Unbounded};
9 use core::ops::{Index, RangeBounds};
10 use core::{fmt, ptr};
11
12 use super::node::{self, marker, ForceResult::*, Handle, InsertResult::*, NodeRef};
13 use super::search::{self, SearchResult::*};
14 use super::unwrap_unchecked;
15
16 use Entry::*;
17 use UnderflowResult::*;
18
19 /// A map based on a B-Tree.
20 ///
21 /// B-Trees represent a fundamental compromise between cache-efficiency and actually minimizing
22 /// the amount of work performed in a search. In theory, a binary search tree (BST) is the optimal
23 /// choice for a sorted map, as a perfectly balanced BST performs the theoretical minimum amount of
24 /// comparisons necessary to find an element (log<sub>2</sub>n). However, in practice the way this
25 /// is done is *very* inefficient for modern computer architectures. In particular, every element
26 /// is stored in its own individually heap-allocated node. This means that every single insertion
27 /// triggers a heap-allocation, and every single comparison should be a cache-miss. Since these
28 /// are both notably expensive things to do in practice, we are forced to at very least reconsider
29 /// the BST strategy.
30 ///
31 /// A B-Tree instead makes each node contain B-1 to 2B-1 elements in a contiguous array. By doing
32 /// this, we reduce the number of allocations by a factor of B, and improve cache efficiency in
33 /// searches. However, this does mean that searches will have to do *more* comparisons on average.
34 /// The precise number of comparisons depends on the node search strategy used. For optimal cache
35 /// efficiency, one could search the nodes linearly. For optimal comparisons, one could search
36 /// the node using binary search. As a compromise, one could also perform a linear search
37 /// that initially only checks every i<sup>th</sup> element for some choice of i.
38 ///
39 /// Currently, our implementation simply performs naive linear search. This provides excellent
40 /// performance on *small* nodes of elements which are cheap to compare. However in the future we
41 /// would like to further explore choosing the optimal search strategy based on the choice of B,
42 /// and possibly other factors. Using linear search, searching for a random element is expected
43 /// to take O(B * log(n)) comparisons, which is generally worse than a BST. In practice,
44 /// however, performance is excellent.
45 ///
46 /// It is a logic error for a key to be modified in such a way that the key's ordering relative to
47 /// any other key, as determined by the [`Ord`] trait, changes while it is in the map. This is
48 /// normally only possible through [`Cell`], [`RefCell`], global state, I/O, or unsafe code.
49 ///
50 /// [`Ord`]: core::cmp::Ord
51 /// [`Cell`]: core::cell::Cell
52 /// [`RefCell`]: core::cell::RefCell
53 ///
54 /// # Examples
55 ///
56 /// ```
57 /// use std::collections::BTreeMap;
58 ///
59 /// // type inference lets us omit an explicit type signature (which
60 /// // would be `BTreeMap<&str, &str>` in this example).
61 /// let mut movie_reviews = BTreeMap::new();
62 ///
63 /// // review some movies.
64 /// movie_reviews.insert("Office Space",       "Deals with real issues in the workplace.");
65 /// movie_reviews.insert("Pulp Fiction",       "Masterpiece.");
66 /// movie_reviews.insert("The Godfather",      "Very enjoyable.");
67 /// movie_reviews.insert("The Blues Brothers", "Eye lyked it a lot.");
68 ///
69 /// // check for a specific one.
70 /// if !movie_reviews.contains_key("Les Misérables") {
71 ///     println!("We've got {} reviews, but Les Misérables ain't one.",
72 ///              movie_reviews.len());
73 /// }
74 ///
75 /// // oops, this review has a lot of spelling mistakes, let's delete it.
76 /// movie_reviews.remove("The Blues Brothers");
77 ///
78 /// // look up the values associated with some keys.
79 /// let to_find = ["Up!", "Office Space"];
80 /// for movie in &to_find {
81 ///     match movie_reviews.get(movie) {
82 ///        Some(review) => println!("{}: {}", movie, review),
83 ///        None => println!("{} is unreviewed.", movie)
84 ///     }
85 /// }
86 ///
87 /// // Look up the value for a key (will panic if the key is not found).
88 /// println!("Movie review: {}", movie_reviews["Office Space"]);
89 ///
90 /// // iterate over everything.
91 /// for (movie, review) in &movie_reviews {
92 ///     println!("{}: \"{}\"", movie, review);
93 /// }
94 /// ```
95 ///
96 /// `BTreeMap` also implements an [`Entry API`](#method.entry), which allows
97 /// for more complex methods of getting, setting, updating and removing keys and
98 /// their values:
99 ///
100 /// ```
101 /// use std::collections::BTreeMap;
102 ///
103 /// // type inference lets us omit an explicit type signature (which
104 /// // would be `BTreeMap<&str, u8>` in this example).
105 /// let mut player_stats = BTreeMap::new();
106 ///
107 /// fn random_stat_buff() -> u8 {
108 ///     // could actually return some random value here - let's just return
109 ///     // some fixed value for now
110 ///     42
111 /// }
112 ///
113 /// // insert a key only if it doesn't already exist
114 /// player_stats.entry("health").or_insert(100);
115 ///
116 /// // insert a key using a function that provides a new value only if it
117 /// // doesn't already exist
118 /// player_stats.entry("defence").or_insert_with(random_stat_buff);
119 ///
120 /// // update a key, guarding against the key possibly not being set
121 /// let stat = player_stats.entry("attack").or_insert(100);
122 /// *stat += random_stat_buff();
123 /// ```
124 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
125 pub struct BTreeMap<K, V> {
126     root: Option<node::Root<K, V>>,
127     length: usize,
128 }
129
130 #[stable(feature = "btree_drop", since = "1.7.0")]
131 unsafe impl<#[may_dangle] K, #[may_dangle] V> Drop for BTreeMap<K, V> {
132     fn drop(&mut self) {
133         unsafe {
134             drop(ptr::read(self).into_iter());
135         }
136     }
137 }
138
139 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
140 impl<K: Clone, V: Clone> Clone for BTreeMap<K, V> {
141     fn clone(&self) -> BTreeMap<K, V> {
142         fn clone_subtree<'a, K: Clone, V: Clone>(
143             node: node::NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, marker::LeafOrInternal>,
144         ) -> BTreeMap<K, V>
145         where
146             K: 'a,
147             V: 'a,
148         {
149             match node.force() {
150                 Leaf(leaf) => {
151                     let mut out_tree = BTreeMap { root: Some(node::Root::new_leaf()), length: 0 };
152
153                     {
154                         let root = out_tree.root.as_mut().unwrap(); // unwrap succeeds because we just wrapped
155                         let mut out_node = match root.as_mut().force() {
156                             Leaf(leaf) => leaf,
157                             Internal(_) => unreachable!(),
158                         };
159
160                         let mut in_edge = leaf.first_edge();
161                         while let Ok(kv) = in_edge.right_kv() {
162                             let (k, v) = kv.into_kv();
163                             in_edge = kv.right_edge();
164
165                             out_node.push(k.clone(), v.clone());
166                             out_tree.length += 1;
167                         }
168                     }
169
170                     out_tree
171                 }
172                 Internal(internal) => {
173                     let mut out_tree = clone_subtree(internal.first_edge().descend());
174
175                     {
176                         let out_root = BTreeMap::ensure_is_owned(&mut out_tree.root);
177                         let mut out_node = out_root.push_internal_level();
178                         let mut in_edge = internal.first_edge();
179                         while let Ok(kv) = in_edge.right_kv() {
180                             let (k, v) = kv.into_kv();
181                             in_edge = kv.right_edge();
182
183                             let k = (*k).clone();
184                             let v = (*v).clone();
185                             let subtree = clone_subtree(in_edge.descend());
186
187                             // We can't destructure subtree directly
188                             // because BTreeMap implements Drop
189                             let (subroot, sublength) = unsafe {
190                                 let subtree = ManuallyDrop::new(subtree);
191                                 let root = ptr::read(&subtree.root);
192                                 let length = subtree.length;
193                                 (root, length)
194                             };
195
196                             out_node.push(k, v, subroot.unwrap_or_else(node::Root::new_leaf));
197                             out_tree.length += 1 + sublength;
198                         }
199                     }
200
201                     out_tree
202                 }
203             }
204         }
205
206         if self.is_empty() {
207             // Ideally we'd call `BTreeMap::new` here, but that has the `K:
208             // Ord` constraint, which this method lacks.
209             BTreeMap { root: None, length: 0 }
210         } else {
211             clone_subtree(self.root.as_ref().unwrap().as_ref()) // unwrap succeeds because not empty
212         }
213     }
214 }
215
216 impl<K, Q: ?Sized> super::Recover<Q> for BTreeMap<K, ()>
217 where
218     K: Borrow<Q> + Ord,
219     Q: Ord,
220 {
221     type Key = K;
222
223     fn get(&self, key: &Q) -> Option<&K> {
224         match search::search_tree(self.root.as_ref()?.as_ref(), key) {
225             Found(handle) => Some(handle.into_kv().0),
226             GoDown(_) => None,
227         }
228     }
229
230     fn take(&mut self, key: &Q) -> Option<K> {
231         match search::search_tree(self.root.as_mut()?.as_mut(), key) {
232             Found(handle) => Some(
233                 OccupiedEntry { handle, length: &mut self.length, _marker: PhantomData }
234                     .remove_kv()
235                     .0,
236             ),
237             GoDown(_) => None,
238         }
239     }
240
241     fn replace(&mut self, key: K) -> Option<K> {
242         let root = Self::ensure_is_owned(&mut self.root);
243         match search::search_tree::<marker::Mut<'_>, K, (), K>(root.as_mut(), &key) {
244             Found(handle) => Some(mem::replace(handle.into_kv_mut().0, key)),
245             GoDown(handle) => {
246                 VacantEntry { key, handle, length: &mut self.length, _marker: PhantomData }
247                     .insert(());
248                 None
249             }
250         }
251     }
252 }
253
254 /// An iterator over the entries of a `BTreeMap`.
255 ///
256 /// This `struct` is created by the [`iter`] method on [`BTreeMap`]. See its
257 /// documentation for more.
258 ///
259 /// [`iter`]: BTreeMap::iter
260 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
261 pub struct Iter<'a, K: 'a, V: 'a> {
262     range: Range<'a, K, V>,
263     length: usize,
264 }
265
266 #[stable(feature = "collection_debug", since = "1.17.0")]
267 impl<K: fmt::Debug, V: fmt::Debug> fmt::Debug for Iter<'_, K, V> {
268     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
269         f.debug_list().entries(self.clone()).finish()
270     }
271 }
272
273 /// A mutable iterator over the entries of a `BTreeMap`.
274 ///
275 /// This `struct` is created by the [`iter_mut`] method on [`BTreeMap`]. See its
276 /// documentation for more.
277 ///
278 /// [`iter_mut`]: BTreeMap::iter_mut
279 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
280 #[derive(Debug)]
281 pub struct IterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
282     range: RangeMut<'a, K, V>,
283     length: usize,
284 }
285
286 /// An owning iterator over the entries of a `BTreeMap`.
287 ///
288 /// This `struct` is created by the [`into_iter`] method on [`BTreeMap`]
289 /// (provided by the `IntoIterator` trait). See its documentation for more.
290 ///
291 /// [`into_iter`]: IntoIterator::into_iter
292 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
293 pub struct IntoIter<K, V> {
294     front: Option<Handle<NodeRef<marker::Owned, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>>,
295     back: Option<Handle<NodeRef<marker::Owned, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>>,
296     length: usize,
297 }
298
299 #[stable(feature = "collection_debug", since = "1.17.0")]
300 impl<K: fmt::Debug, V: fmt::Debug> fmt::Debug for IntoIter<K, V> {
301     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
302         let range = Range {
303             front: self.front.as_ref().map(|f| f.reborrow()),
304             back: self.back.as_ref().map(|b| b.reborrow()),
305         };
306         f.debug_list().entries(range).finish()
307     }
308 }
309
310 /// An iterator over the keys of a `BTreeMap`.
311 ///
312 /// This `struct` is created by the [`keys`] method on [`BTreeMap`]. See its
313 /// documentation for more.
314 ///
315 /// [`keys`]: BTreeMap::keys
316 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
317 pub struct Keys<'a, K: 'a, V: 'a> {
318     inner: Iter<'a, K, V>,
319 }
320
321 #[stable(feature = "collection_debug", since = "1.17.0")]
322 impl<K: fmt::Debug, V> fmt::Debug for Keys<'_, K, V> {
323     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
324         f.debug_list().entries(self.clone()).finish()
325     }
326 }
327
328 /// An iterator over the values of a `BTreeMap`.
329 ///
330 /// This `struct` is created by the [`values`] method on [`BTreeMap`]. See its
331 /// documentation for more.
332 ///
333 /// [`values`]: BTreeMap::values
334 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
335 pub struct Values<'a, K: 'a, V: 'a> {
336     inner: Iter<'a, K, V>,
337 }
338
339 #[stable(feature = "collection_debug", since = "1.17.0")]
340 impl<K, V: fmt::Debug> fmt::Debug for Values<'_, K, V> {
341     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
342         f.debug_list().entries(self.clone()).finish()
343     }
344 }
345
346 /// A mutable iterator over the values of a `BTreeMap`.
347 ///
348 /// This `struct` is created by the [`values_mut`] method on [`BTreeMap`]. See its
349 /// documentation for more.
350 ///
351 /// [`values_mut`]: BTreeMap::values_mut
352 #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
353 #[derive(Debug)]
354 pub struct ValuesMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
355     inner: IterMut<'a, K, V>,
356 }
357
358 /// An iterator over a sub-range of entries in a `BTreeMap`.
359 ///
360 /// This `struct` is created by the [`range`] method on [`BTreeMap`]. See its
361 /// documentation for more.
362 ///
363 /// [`range`]: BTreeMap::range
364 #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
365 pub struct Range<'a, K: 'a, V: 'a> {
366     front: Option<Handle<NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>>,
367     back: Option<Handle<NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>>,
368 }
369
370 #[stable(feature = "collection_debug", since = "1.17.0")]
371 impl<K: fmt::Debug, V: fmt::Debug> fmt::Debug for Range<'_, K, V> {
372     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
373         f.debug_list().entries(self.clone()).finish()
374     }
375 }
376
377 /// A mutable iterator over a sub-range of entries in a `BTreeMap`.
378 ///
379 /// This `struct` is created by the [`range_mut`] method on [`BTreeMap`]. See its
380 /// documentation for more.
381 ///
382 /// [`range_mut`]: BTreeMap::range_mut
383 #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
384 pub struct RangeMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
385     front: Option<Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>>,
386     back: Option<Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>>,
387
388     // Be invariant in `K` and `V`
389     _marker: PhantomData<&'a mut (K, V)>,
390 }
391
392 #[stable(feature = "collection_debug", since = "1.17.0")]
393 impl<K: fmt::Debug, V: fmt::Debug> fmt::Debug for RangeMut<'_, K, V> {
394     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
395         let range = Range {
396             front: self.front.as_ref().map(|f| f.reborrow()),
397             back: self.back.as_ref().map(|b| b.reborrow()),
398         };
399         f.debug_list().entries(range).finish()
400     }
401 }
402
403 /// A view into a single entry in a map, which may either be vacant or occupied.
404 ///
405 /// This `enum` is constructed from the [`entry`] method on [`BTreeMap`].
406 ///
407 /// [`entry`]: BTreeMap::entry
408 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
409 pub enum Entry<'a, K: 'a, V: 'a> {
410     /// A vacant entry.
411     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
412     Vacant(#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")] VacantEntry<'a, K, V>),
413
414     /// An occupied entry.
415     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
416     Occupied(#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")] OccupiedEntry<'a, K, V>),
417 }
418
419 #[stable(feature = "debug_btree_map", since = "1.12.0")]
420 impl<K: Debug + Ord, V: Debug> Debug for Entry<'_, K, V> {
421     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
422         match *self {
423             Vacant(ref v) => f.debug_tuple("Entry").field(v).finish(),
424             Occupied(ref o) => f.debug_tuple("Entry").field(o).finish(),
425         }
426     }
427 }
428
429 /// A view into a vacant entry in a `BTreeMap`.
430 /// It is part of the [`Entry`] enum.
431 ///
432 /// [`Entry`]: enum.Entry.html
433 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
434 pub struct VacantEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
435     key: K,
436     handle: Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>,
437     length: &'a mut usize,
438
439     // Be invariant in `K` and `V`
440     _marker: PhantomData<&'a mut (K, V)>,
441 }
442
443 #[stable(feature = "debug_btree_map", since = "1.12.0")]
444 impl<K: Debug + Ord, V> Debug for VacantEntry<'_, K, V> {
445     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
446         f.debug_tuple("VacantEntry").field(self.key()).finish()
447     }
448 }
449
450 /// A view into an occupied entry in a `BTreeMap`.
451 /// It is part of the [`Entry`] enum.
452 ///
453 /// [`Entry`]: enum.Entry.html
454 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
455 pub struct OccupiedEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
456     handle: Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::LeafOrInternal>, marker::KV>,
457
458     length: &'a mut usize,
459
460     // Be invariant in `K` and `V`
461     _marker: PhantomData<&'a mut (K, V)>,
462 }
463
464 #[stable(feature = "debug_btree_map", since = "1.12.0")]
465 impl<K: Debug + Ord, V: Debug> Debug for OccupiedEntry<'_, K, V> {
466     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
467         f.debug_struct("OccupiedEntry").field("key", self.key()).field("value", self.get()).finish()
468     }
469 }
470
471 // An iterator for merging two sorted sequences into one
472 struct MergeIter<K, V, I: Iterator<Item = (K, V)>> {
473     left: Peekable<I>,
474     right: Peekable<I>,
475 }
476
477 impl<K: Ord, V> BTreeMap<K, V> {
478     /// Makes a new empty BTreeMap.
479     ///
480     /// Does not allocate anything on its own.
481     ///
482     /// # Examples
483     ///
484     /// Basic usage:
485     ///
486     /// ```
487     /// use std::collections::BTreeMap;
488     ///
489     /// let mut map = BTreeMap::new();
490     ///
491     /// // entries can now be inserted into the empty map
492     /// map.insert(1, "a");
493     /// ```
494     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
495     #[rustc_const_unstable(feature = "const_btree_new", issue = "71835")]
496     pub const fn new() -> BTreeMap<K, V> {
497         BTreeMap { root: None, length: 0 }
498     }
499
500     /// Clears the map, removing all elements.
501     ///
502     /// # Examples
503     ///
504     /// Basic usage:
505     ///
506     /// ```
507     /// use std::collections::BTreeMap;
508     ///
509     /// let mut a = BTreeMap::new();
510     /// a.insert(1, "a");
511     /// a.clear();
512     /// assert!(a.is_empty());
513     /// ```
514     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
515     pub fn clear(&mut self) {
516         *self = BTreeMap::new();
517     }
518
519     /// Returns a reference to the value corresponding to the key.
520     ///
521     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but the ordering
522     /// on the borrowed form *must* match the ordering on the key type.
523     ///
524     /// # Examples
525     ///
526     /// Basic usage:
527     ///
528     /// ```
529     /// use std::collections::BTreeMap;
530     ///
531     /// let mut map = BTreeMap::new();
532     /// map.insert(1, "a");
533     /// assert_eq!(map.get(&1), Some(&"a"));
534     /// assert_eq!(map.get(&2), None);
535     /// ```
536     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
537     pub fn get<Q: ?Sized>(&self, key: &Q) -> Option<&V>
538     where
539         K: Borrow<Q>,
540         Q: Ord,
541     {
542         match search::search_tree(self.root.as_ref()?.as_ref(), key) {
543             Found(handle) => Some(handle.into_kv().1),
544             GoDown(_) => None,
545         }
546     }
547
548     /// Returns the key-value pair corresponding to the supplied key.
549     ///
550     /// The supplied key may be any borrowed form of the map's key type, but the ordering
551     /// on the borrowed form *must* match the ordering on the key type.
552     ///
553     /// # Examples
554     ///
555     /// ```
556     /// use std::collections::BTreeMap;
557     ///
558     /// let mut map = BTreeMap::new();
559     /// map.insert(1, "a");
560     /// assert_eq!(map.get_key_value(&1), Some((&1, &"a")));
561     /// assert_eq!(map.get_key_value(&2), None);
562     /// ```
563     #[stable(feature = "map_get_key_value", since = "1.40.0")]
564     pub fn get_key_value<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<(&K, &V)>
565     where
566         K: Borrow<Q>,
567         Q: Ord,
568     {
569         match search::search_tree(self.root.as_ref()?.as_ref(), k) {
570             Found(handle) => Some(handle.into_kv()),
571             GoDown(_) => None,
572         }
573     }
574
575     /// Returns the first key-value pair in the map.
576     /// The key in this pair is the minimum key in the map.
577     ///
578     /// # Examples
579     ///
580     /// Basic usage:
581     ///
582     /// ```
583     /// #![feature(map_first_last)]
584     /// use std::collections::BTreeMap;
585     ///
586     /// let mut map = BTreeMap::new();
587     /// assert_eq!(map.first_key_value(), None);
588     /// map.insert(1, "b");
589     /// map.insert(2, "a");
590     /// assert_eq!(map.first_key_value(), Some((&1, &"b")));
591     /// ```
592     #[unstable(feature = "map_first_last", issue = "62924")]
593     pub fn first_key_value(&self) -> Option<(&K, &V)> {
594         let front = self.root.as_ref()?.as_ref().first_leaf_edge();
595         front.right_kv().ok().map(Handle::into_kv)
596     }
597
598     /// Returns the first entry in the map for in-place manipulation.
599     /// The key of this entry is the minimum key in the map.
600     ///
601     /// # Examples
602     ///
603     /// ```
604     /// #![feature(map_first_last)]
605     /// use std::collections::BTreeMap;
606     ///
607     /// let mut map = BTreeMap::new();
608     /// map.insert(1, "a");
609     /// map.insert(2, "b");
610     /// if let Some(mut entry) = map.first_entry() {
611     ///     if *entry.key() > 0 {
612     ///         entry.insert("first");
613     ///     }
614     /// }
615     /// assert_eq!(*map.get(&1).unwrap(), "first");
616     /// assert_eq!(*map.get(&2).unwrap(), "b");
617     /// ```
618     #[unstable(feature = "map_first_last", issue = "62924")]
619     pub fn first_entry(&mut self) -> Option<OccupiedEntry<'_, K, V>> {
620         let front = self.root.as_mut()?.as_mut().first_leaf_edge();
621         let kv = front.right_kv().ok()?;
622         Some(OccupiedEntry {
623             handle: kv.forget_node_type(),
624             length: &mut self.length,
625             _marker: PhantomData,
626         })
627     }
628
629     /// Removes and returns the first element in the map.
630     /// The key of this element is the minimum key that was in the map.
631     ///
632     /// # Examples
633     ///
634     /// Draining elements in ascending order, while keeping a usable map each iteration.
635     ///
636     /// ```
637     /// #![feature(map_first_last)]
638     /// use std::collections::BTreeMap;
639     ///
640     /// let mut map = BTreeMap::new();
641     /// map.insert(1, "a");
642     /// map.insert(2, "b");
643     /// while let Some((key, _val)) = map.pop_first() {
644     ///     assert!(map.iter().all(|(k, _v)| *k > key));
645     /// }
646     /// assert!(map.is_empty());
647     /// ```
648     #[unstable(feature = "map_first_last", issue = "62924")]
649     pub fn pop_first(&mut self) -> Option<(K, V)> {
650         self.first_entry().map(|entry| entry.remove_entry())
651     }
652
653     /// Returns the last key-value pair in the map.
654     /// The key in this pair is the maximum key in the map.
655     ///
656     /// # Examples
657     ///
658     /// Basic usage:
659     ///
660     /// ```
661     /// #![feature(map_first_last)]
662     /// use std::collections::BTreeMap;
663     ///
664     /// let mut map = BTreeMap::new();
665     /// map.insert(1, "b");
666     /// map.insert(2, "a");
667     /// assert_eq!(map.last_key_value(), Some((&2, &"a")));
668     /// ```
669     #[unstable(feature = "map_first_last", issue = "62924")]
670     pub fn last_key_value(&self) -> Option<(&K, &V)> {
671         let back = self.root.as_ref()?.as_ref().last_leaf_edge();
672         back.left_kv().ok().map(Handle::into_kv)
673     }
674
675     /// Returns the last entry in the map for in-place manipulation.
676     /// The key of this entry is the maximum key in the map.
677     ///
678     /// # Examples
679     ///
680     /// ```
681     /// #![feature(map_first_last)]
682     /// use std::collections::BTreeMap;
683     ///
684     /// let mut map = BTreeMap::new();
685     /// map.insert(1, "a");
686     /// map.insert(2, "b");
687     /// if let Some(mut entry) = map.last_entry() {
688     ///     if *entry.key() > 0 {
689     ///         entry.insert("last");
690     ///     }
691     /// }
692     /// assert_eq!(*map.get(&1).unwrap(), "a");
693     /// assert_eq!(*map.get(&2).unwrap(), "last");
694     /// ```
695     #[unstable(feature = "map_first_last", issue = "62924")]
696     pub fn last_entry(&mut self) -> Option<OccupiedEntry<'_, K, V>> {
697         let back = self.root.as_mut()?.as_mut().last_leaf_edge();
698         let kv = back.left_kv().ok()?;
699         Some(OccupiedEntry {
700             handle: kv.forget_node_type(),
701             length: &mut self.length,
702             _marker: PhantomData,
703         })
704     }
705
706     /// Removes and returns the last element in the map.
707     /// The key of this element is the maximum key that was in the map.
708     ///
709     /// # Examples
710     ///
711     /// Draining elements in descending order, while keeping a usable map each iteration.
712     ///
713     /// ```
714     /// #![feature(map_first_last)]
715     /// use std::collections::BTreeMap;
716     ///
717     /// let mut map = BTreeMap::new();
718     /// map.insert(1, "a");
719     /// map.insert(2, "b");
720     /// while let Some((key, _val)) = map.pop_last() {
721     ///     assert!(map.iter().all(|(k, _v)| *k < key));
722     /// }
723     /// assert!(map.is_empty());
724     /// ```
725     #[unstable(feature = "map_first_last", issue = "62924")]
726     pub fn pop_last(&mut self) -> Option<(K, V)> {
727         self.last_entry().map(|entry| entry.remove_entry())
728     }
729
730     /// Returns `true` if the map contains a value for the specified key.
731     ///
732     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but the ordering
733     /// on the borrowed form *must* match the ordering on the key type.
734     ///
735     /// # Examples
736     ///
737     /// Basic usage:
738     ///
739     /// ```
740     /// use std::collections::BTreeMap;
741     ///
742     /// let mut map = BTreeMap::new();
743     /// map.insert(1, "a");
744     /// assert_eq!(map.contains_key(&1), true);
745     /// assert_eq!(map.contains_key(&2), false);
746     /// ```
747     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
748     pub fn contains_key<Q: ?Sized>(&self, key: &Q) -> bool
749     where
750         K: Borrow<Q>,
751         Q: Ord,
752     {
753         self.get(key).is_some()
754     }
755
756     /// Returns a mutable reference to the value corresponding to the key.
757     ///
758     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but the ordering
759     /// on the borrowed form *must* match the ordering on the key type.
760     ///
761     /// # Examples
762     ///
763     /// Basic usage:
764     ///
765     /// ```
766     /// use std::collections::BTreeMap;
767     ///
768     /// let mut map = BTreeMap::new();
769     /// map.insert(1, "a");
770     /// if let Some(x) = map.get_mut(&1) {
771     ///     *x = "b";
772     /// }
773     /// assert_eq!(map[&1], "b");
774     /// ```
775     // See `get` for implementation notes, this is basically a copy-paste with mut's added
776     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
777     pub fn get_mut<Q: ?Sized>(&mut self, key: &Q) -> Option<&mut V>
778     where
779         K: Borrow<Q>,
780         Q: Ord,
781     {
782         match search::search_tree(self.root.as_mut()?.as_mut(), key) {
783             Found(handle) => Some(handle.into_kv_mut().1),
784             GoDown(_) => None,
785         }
786     }
787
788     /// Inserts a key-value pair into the map.
789     ///
790     /// If the map did not have this key present, `None` is returned.
791     ///
792     /// If the map did have this key present, the value is updated, and the old
793     /// value is returned. The key is not updated, though; this matters for
794     /// types that can be `==` without being identical. See the [module-level
795     /// documentation] for more.
796     ///
797     /// [module-level documentation]: index.html#insert-and-complex-keys
798     ///
799     /// # Examples
800     ///
801     /// Basic usage:
802     ///
803     /// ```
804     /// use std::collections::BTreeMap;
805     ///
806     /// let mut map = BTreeMap::new();
807     /// assert_eq!(map.insert(37, "a"), None);
808     /// assert_eq!(map.is_empty(), false);
809     ///
810     /// map.insert(37, "b");
811     /// assert_eq!(map.insert(37, "c"), Some("b"));
812     /// assert_eq!(map[&37], "c");
813     /// ```
814     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
815     pub fn insert(&mut self, key: K, value: V) -> Option<V> {
816         match self.entry(key) {
817             Occupied(mut entry) => Some(entry.insert(value)),
818             Vacant(entry) => {
819                 entry.insert(value);
820                 None
821             }
822         }
823     }
824
825     /// Removes a key from the map, returning the value at the key if the key
826     /// was previously in the map.
827     ///
828     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but the ordering
829     /// on the borrowed form *must* match the ordering on the key type.
830     ///
831     /// # Examples
832     ///
833     /// Basic usage:
834     ///
835     /// ```
836     /// use std::collections::BTreeMap;
837     ///
838     /// let mut map = BTreeMap::new();
839     /// map.insert(1, "a");
840     /// assert_eq!(map.remove(&1), Some("a"));
841     /// assert_eq!(map.remove(&1), None);
842     /// ```
843     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
844     pub fn remove<Q: ?Sized>(&mut self, key: &Q) -> Option<V>
845     where
846         K: Borrow<Q>,
847         Q: Ord,
848     {
849         self.remove_entry(key).map(|(_, v)| v)
850     }
851
852     /// Removes a key from the map, returning the stored key and value if the key
853     /// was previously in the map.
854     ///
855     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but the ordering
856     /// on the borrowed form *must* match the ordering on the key type.
857     ///
858     /// # Examples
859     ///
860     /// Basic usage:
861     ///
862     /// ```
863     /// use std::collections::BTreeMap;
864     ///
865     /// let mut map = BTreeMap::new();
866     /// map.insert(1, "a");
867     /// assert_eq!(map.remove_entry(&1), Some((1, "a")));
868     /// assert_eq!(map.remove_entry(&1), None);
869     /// ```
870     #[stable(feature = "btreemap_remove_entry", since = "1.45.0")]
871     pub fn remove_entry<Q: ?Sized>(&mut self, key: &Q) -> Option<(K, V)>
872     where
873         K: Borrow<Q>,
874         Q: Ord,
875     {
876         match search::search_tree(self.root.as_mut()?.as_mut(), key) {
877             Found(handle) => Some(
878                 OccupiedEntry { handle, length: &mut self.length, _marker: PhantomData }
879                     .remove_entry(),
880             ),
881             GoDown(_) => None,
882         }
883     }
884
885     /// Moves all elements from `other` into `Self`, leaving `other` empty.
886     ///
887     /// # Examples
888     ///
889     /// ```
890     /// use std::collections::BTreeMap;
891     ///
892     /// let mut a = BTreeMap::new();
893     /// a.insert(1, "a");
894     /// a.insert(2, "b");
895     /// a.insert(3, "c");
896     ///
897     /// let mut b = BTreeMap::new();
898     /// b.insert(3, "d");
899     /// b.insert(4, "e");
900     /// b.insert(5, "f");
901     ///
902     /// a.append(&mut b);
903     ///
904     /// assert_eq!(a.len(), 5);
905     /// assert_eq!(b.len(), 0);
906     ///
907     /// assert_eq!(a[&1], "a");
908     /// assert_eq!(a[&2], "b");
909     /// assert_eq!(a[&3], "d");
910     /// assert_eq!(a[&4], "e");
911     /// assert_eq!(a[&5], "f");
912     /// ```
913     #[stable(feature = "btree_append", since = "1.11.0")]
914     pub fn append(&mut self, other: &mut Self) {
915         // Do we have to append anything at all?
916         if other.is_empty() {
917             return;
918         }
919
920         // We can just swap `self` and `other` if `self` is empty.
921         if self.is_empty() {
922             mem::swap(self, other);
923             return;
924         }
925
926         // First, we merge `self` and `other` into a sorted sequence in linear time.
927         let self_iter = mem::take(self).into_iter();
928         let other_iter = mem::take(other).into_iter();
929         let iter = MergeIter { left: self_iter.peekable(), right: other_iter.peekable() };
930
931         // Second, we build a tree from the sorted sequence in linear time.
932         self.from_sorted_iter(iter);
933     }
934
935     /// Constructs a double-ended iterator over a sub-range of elements in the map.
936     /// The simplest way is to use the range syntax `min..max`, thus `range(min..max)` will
937     /// yield elements from min (inclusive) to max (exclusive).
938     /// The range may also be entered as `(Bound<T>, Bound<T>)`, so for example
939     /// `range((Excluded(4), Included(10)))` will yield a left-exclusive, right-inclusive
940     /// range from 4 to 10.
941     ///
942     /// # Panics
943     ///
944     /// Panics if range `start > end`.
945     /// Panics if range `start == end` and both bounds are `Excluded`.
946     ///
947     /// # Examples
948     ///
949     /// Basic usage:
950     ///
951     /// ```
952     /// use std::collections::BTreeMap;
953     /// use std::ops::Bound::Included;
954     ///
955     /// let mut map = BTreeMap::new();
956     /// map.insert(3, "a");
957     /// map.insert(5, "b");
958     /// map.insert(8, "c");
959     /// for (&key, &value) in map.range((Included(&4), Included(&8))) {
960     ///     println!("{}: {}", key, value);
961     /// }
962     /// assert_eq!(Some((&5, &"b")), map.range(4..).next());
963     /// ```
964     #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
965     pub fn range<T: ?Sized, R>(&self, range: R) -> Range<'_, K, V>
966     where
967         T: Ord,
968         K: Borrow<T>,
969         R: RangeBounds<T>,
970     {
971         if let Some(root) = &self.root {
972             let (f, b) = range_search(root.as_ref(), range);
973
974             Range { front: Some(f), back: Some(b) }
975         } else {
976             Range { front: None, back: None }
977         }
978     }
979
980     /// Constructs a mutable double-ended iterator over a sub-range of elements in the map.
981     /// The simplest way is to use the range syntax `min..max`, thus `range(min..max)` will
982     /// yield elements from min (inclusive) to max (exclusive).
983     /// The range may also be entered as `(Bound<T>, Bound<T>)`, so for example
984     /// `range((Excluded(4), Included(10)))` will yield a left-exclusive, right-inclusive
985     /// range from 4 to 10.
986     ///
987     /// # Panics
988     ///
989     /// Panics if range `start > end`.
990     /// Panics if range `start == end` and both bounds are `Excluded`.
991     ///
992     /// # Examples
993     ///
994     /// Basic usage:
995     ///
996     /// ```
997     /// use std::collections::BTreeMap;
998     ///
999     /// let mut map: BTreeMap<&str, i32> = ["Alice", "Bob", "Carol", "Cheryl"]
1000     ///     .iter()
1001     ///     .map(|&s| (s, 0))
1002     ///     .collect();
1003     /// for (_, balance) in map.range_mut("B".."Cheryl") {
1004     ///     *balance += 100;
1005     /// }
1006     /// for (name, balance) in &map {
1007     ///     println!("{} => {}", name, balance);
1008     /// }
1009     /// ```
1010     #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
1011     pub fn range_mut<T: ?Sized, R>(&mut self, range: R) -> RangeMut<'_, K, V>
1012     where
1013         T: Ord,
1014         K: Borrow<T>,
1015         R: RangeBounds<T>,
1016     {
1017         if let Some(root) = &mut self.root {
1018             let (f, b) = range_search(root.as_mut(), range);
1019
1020             RangeMut { front: Some(f), back: Some(b), _marker: PhantomData }
1021         } else {
1022             RangeMut { front: None, back: None, _marker: PhantomData }
1023         }
1024     }
1025
1026     /// Gets the given key's corresponding entry in the map for in-place manipulation.
1027     ///
1028     /// # Examples
1029     ///
1030     /// Basic usage:
1031     ///
1032     /// ```
1033     /// use std::collections::BTreeMap;
1034     ///
1035     /// let mut count: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
1036     ///
1037     /// // count the number of occurrences of letters in the vec
1038     /// for x in vec!["a","b","a","c","a","b"] {
1039     ///     *count.entry(x).or_insert(0) += 1;
1040     /// }
1041     ///
1042     /// assert_eq!(count["a"], 3);
1043     /// ```
1044     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1045     pub fn entry(&mut self, key: K) -> Entry<'_, K, V> {
1046         // FIXME(@porglezomp) Avoid allocating if we don't insert
1047         let root = Self::ensure_is_owned(&mut self.root);
1048         match search::search_tree(root.as_mut(), &key) {
1049             Found(handle) => {
1050                 Occupied(OccupiedEntry { handle, length: &mut self.length, _marker: PhantomData })
1051             }
1052             GoDown(handle) => {
1053                 Vacant(VacantEntry { key, handle, length: &mut self.length, _marker: PhantomData })
1054             }
1055         }
1056     }
1057
1058     fn from_sorted_iter<I: Iterator<Item = (K, V)>>(&mut self, iter: I) {
1059         let root = Self::ensure_is_owned(&mut self.root);
1060         let mut cur_node = root.as_mut().last_leaf_edge().into_node();
1061         // Iterate through all key-value pairs, pushing them into nodes at the right level.
1062         for (key, value) in iter {
1063             // Try to push key-value pair into the current leaf node.
1064             if cur_node.len() < node::CAPACITY {
1065                 cur_node.push(key, value);
1066             } else {
1067                 // No space left, go up and push there.
1068                 let mut open_node;
1069                 let mut test_node = cur_node.forget_type();
1070                 loop {
1071                     match test_node.ascend() {
1072                         Ok(parent) => {
1073                             let parent = parent.into_node();
1074                             if parent.len() < node::CAPACITY {
1075                                 // Found a node with space left, push here.
1076                                 open_node = parent;
1077                                 break;
1078                             } else {
1079                                 // Go up again.
1080                                 test_node = parent.forget_type();
1081                             }
1082                         }
1083                         Err(_) => {
1084                             // We are at the top, create a new root node and push there.
1085                             open_node = root.push_internal_level();
1086                             break;
1087                         }
1088                     }
1089                 }
1090
1091                 // Push key-value pair and new right subtree.
1092                 let tree_height = open_node.height() - 1;
1093                 let mut right_tree = node::Root::new_leaf();
1094                 for _ in 0..tree_height {
1095                     right_tree.push_internal_level();
1096                 }
1097                 open_node.push(key, value, right_tree);
1098
1099                 // Go down to the right-most leaf again.
1100                 cur_node = open_node.forget_type().last_leaf_edge().into_node();
1101             }
1102
1103             self.length += 1;
1104         }
1105         Self::fix_right_edge(root)
1106     }
1107
1108     fn fix_right_edge(root: &mut node::Root<K, V>) {
1109         // Handle underfull nodes, start from the top.
1110         let mut cur_node = root.as_mut();
1111         while let Internal(internal) = cur_node.force() {
1112             // Check if right-most child is underfull.
1113             let mut last_edge = internal.last_edge();
1114             let right_child_len = last_edge.reborrow().descend().len();
1115             if right_child_len < node::MIN_LEN {
1116                 // We need to steal.
1117                 let mut last_kv = match last_edge.left_kv() {
1118                     Ok(left) => left,
1119                     Err(_) => unreachable!(),
1120                 };
1121                 last_kv.bulk_steal_left(node::MIN_LEN - right_child_len);
1122                 last_edge = last_kv.right_edge();
1123             }
1124
1125             // Go further down.
1126             cur_node = last_edge.descend();
1127         }
1128     }
1129
1130     /// Splits the collection into two at the given key. Returns everything after the given key,
1131     /// including the key.
1132     ///
1133     /// # Examples
1134     ///
1135     /// Basic usage:
1136     ///
1137     /// ```
1138     /// use std::collections::BTreeMap;
1139     ///
1140     /// let mut a = BTreeMap::new();
1141     /// a.insert(1, "a");
1142     /// a.insert(2, "b");
1143     /// a.insert(3, "c");
1144     /// a.insert(17, "d");
1145     /// a.insert(41, "e");
1146     ///
1147     /// let b = a.split_off(&3);
1148     ///
1149     /// assert_eq!(a.len(), 2);
1150     /// assert_eq!(b.len(), 3);
1151     ///
1152     /// assert_eq!(a[&1], "a");
1153     /// assert_eq!(a[&2], "b");
1154     ///
1155     /// assert_eq!(b[&3], "c");
1156     /// assert_eq!(b[&17], "d");
1157     /// assert_eq!(b[&41], "e");
1158     /// ```
1159     #[stable(feature = "btree_split_off", since = "1.11.0")]
1160     pub fn split_off<Q: ?Sized + Ord>(&mut self, key: &Q) -> Self
1161     where
1162         K: Borrow<Q>,
1163     {
1164         if self.is_empty() {
1165             return Self::new();
1166         }
1167
1168         let total_num = self.len();
1169         let left_root = self.root.as_mut().unwrap(); // unwrap succeeds because not empty
1170
1171         let mut right = Self::new();
1172         let right_root = Self::ensure_is_owned(&mut right.root);
1173         for _ in 0..left_root.height() {
1174             right_root.push_internal_level();
1175         }
1176
1177         {
1178             let mut left_node = left_root.as_mut();
1179             let mut right_node = right_root.as_mut();
1180
1181             loop {
1182                 let mut split_edge = match search::search_node(left_node, key) {
1183                     // key is going to the right tree
1184                     Found(handle) => handle.left_edge(),
1185                     GoDown(handle) => handle,
1186                 };
1187
1188                 split_edge.move_suffix(&mut right_node);
1189
1190                 match (split_edge.force(), right_node.force()) {
1191                     (Internal(edge), Internal(node)) => {
1192                         left_node = edge.descend();
1193                         right_node = node.first_edge().descend();
1194                     }
1195                     (Leaf(_), Leaf(_)) => {
1196                         break;
1197                     }
1198                     _ => {
1199                         unreachable!();
1200                     }
1201                 }
1202             }
1203         }
1204
1205         left_root.fix_right_border();
1206         right_root.fix_left_border();
1207
1208         if left_root.height() < right_root.height() {
1209             self.recalc_length();
1210             right.length = total_num - self.len();
1211         } else {
1212             right.recalc_length();
1213             self.length = total_num - right.len();
1214         }
1215
1216         right
1217     }
1218
1219     /// Creates an iterator which uses a closure to determine if an element should be removed.
1220     ///
1221     /// If the closure returns true, the element is removed from the map and yielded.
1222     /// If the closure returns false, or panics, the element remains in the map and will not be
1223     /// yielded.
1224     ///
1225     /// Note that `drain_filter` lets you mutate every value in the filter closure, regardless of
1226     /// whether you choose to keep or remove it.
1227     ///
1228     /// If the iterator is only partially consumed or not consumed at all, each of the remaining
1229     /// elements will still be subjected to the closure and removed and dropped if it returns true.
1230     ///
1231     /// It is unspecified how many more elements will be subjected to the closure
1232     /// if a panic occurs in the closure, or a panic occurs while dropping an element,
1233     /// or if the `DrainFilter` value is leaked.
1234     ///
1235     /// # Examples
1236     ///
1237     /// Splitting a map into even and odd keys, reusing the original map:
1238     ///
1239     /// ```
1240     /// #![feature(btree_drain_filter)]
1241     /// use std::collections::BTreeMap;
1242     ///
1243     /// let mut map: BTreeMap<i32, i32> = (0..8).map(|x| (x, x)).collect();
1244     /// let evens: BTreeMap<_, _> = map.drain_filter(|k, _v| k % 2 == 0).collect();
1245     /// let odds = map;
1246     /// assert_eq!(evens.keys().copied().collect::<Vec<_>>(), vec![0, 2, 4, 6]);
1247     /// assert_eq!(odds.keys().copied().collect::<Vec<_>>(), vec![1, 3, 5, 7]);
1248     /// ```
1249     #[unstable(feature = "btree_drain_filter", issue = "70530")]
1250     pub fn drain_filter<F>(&mut self, pred: F) -> DrainFilter<'_, K, V, F>
1251     where
1252         F: FnMut(&K, &mut V) -> bool,
1253     {
1254         DrainFilter { pred, inner: self.drain_filter_inner() }
1255     }
1256     pub(super) fn drain_filter_inner(&mut self) -> DrainFilterInner<'_, K, V> {
1257         let front = self.root.as_mut().map(|r| r.as_mut().first_leaf_edge());
1258         DrainFilterInner {
1259             length: &mut self.length,
1260             cur_leaf_edge: front,
1261             emptied_internal_root: false,
1262         }
1263     }
1264
1265     /// Calculates the number of elements if it is incorrect.
1266     fn recalc_length(&mut self) {
1267         fn dfs<'a, K, V>(node: NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, marker::LeafOrInternal>) -> usize
1268         where
1269             K: 'a,
1270             V: 'a,
1271         {
1272             let mut res = node.len();
1273
1274             if let Internal(node) = node.force() {
1275                 let mut edge = node.first_edge();
1276                 loop {
1277                     res += dfs(edge.reborrow().descend());
1278                     match edge.right_kv() {
1279                         Ok(right_kv) => {
1280                             edge = right_kv.right_edge();
1281                         }
1282                         Err(_) => {
1283                             break;
1284                         }
1285                     }
1286                 }
1287             }
1288
1289             res
1290         }
1291
1292         self.length = dfs(self.root.as_ref().unwrap().as_ref());
1293     }
1294 }
1295
1296 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1297 impl<'a, K: 'a, V: 'a> IntoIterator for &'a BTreeMap<K, V> {
1298     type Item = (&'a K, &'a V);
1299     type IntoIter = Iter<'a, K, V>;
1300
1301     fn into_iter(self) -> Iter<'a, K, V> {
1302         self.iter()
1303     }
1304 }
1305
1306 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1307 impl<'a, K: 'a, V: 'a> Iterator for Iter<'a, K, V> {
1308     type Item = (&'a K, &'a V);
1309
1310     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1311         if self.length == 0 {
1312             None
1313         } else {
1314             self.length -= 1;
1315             unsafe { Some(self.range.next_unchecked()) }
1316         }
1317     }
1318
1319     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1320         (self.length, Some(self.length))
1321     }
1322
1323     fn last(mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1324         self.next_back()
1325     }
1326
1327     fn min(mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1328         self.next()
1329     }
1330
1331     fn max(mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1332         self.next_back()
1333     }
1334 }
1335
1336 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1337 impl<K, V> FusedIterator for Iter<'_, K, V> {}
1338
1339 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1340 impl<'a, K: 'a, V: 'a> DoubleEndedIterator for Iter<'a, K, V> {
1341     fn next_back(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1342         if self.length == 0 {
1343             None
1344         } else {
1345             self.length -= 1;
1346             unsafe { Some(self.range.next_back_unchecked()) }
1347         }
1348     }
1349 }
1350
1351 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1352 impl<K, V> ExactSizeIterator for Iter<'_, K, V> {
1353     fn len(&self) -> usize {
1354         self.length
1355     }
1356 }
1357
1358 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1359 impl<K, V> Clone for Iter<'_, K, V> {
1360     fn clone(&self) -> Self {
1361         Iter { range: self.range.clone(), length: self.length }
1362     }
1363 }
1364
1365 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1366 impl<'a, K: 'a, V: 'a> IntoIterator for &'a mut BTreeMap<K, V> {
1367     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1368     type IntoIter = IterMut<'a, K, V>;
1369
1370     fn into_iter(self) -> IterMut<'a, K, V> {
1371         self.iter_mut()
1372     }
1373 }
1374
1375 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1376 impl<'a, K: 'a, V: 'a> Iterator for IterMut<'a, K, V> {
1377     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1378
1379     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1380         if self.length == 0 {
1381             None
1382         } else {
1383             self.length -= 1;
1384             let (k, v) = unsafe { self.range.next_unchecked() };
1385             Some((k, v)) // coerce k from `&mut K` to `&K`
1386         }
1387     }
1388
1389     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1390         (self.length, Some(self.length))
1391     }
1392
1393     fn last(mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1394         self.next_back()
1395     }
1396
1397     fn min(mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1398         self.next()
1399     }
1400
1401     fn max(mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1402         self.next_back()
1403     }
1404 }
1405
1406 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1407 impl<'a, K: 'a, V: 'a> DoubleEndedIterator for IterMut<'a, K, V> {
1408     fn next_back(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1409         if self.length == 0 {
1410             None
1411         } else {
1412             self.length -= 1;
1413             let (k, v) = unsafe { self.range.next_back_unchecked() };
1414             Some((k, v)) // coerce k from `&mut K` to `&K`
1415         }
1416     }
1417 }
1418
1419 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1420 impl<K, V> ExactSizeIterator for IterMut<'_, K, V> {
1421     fn len(&self) -> usize {
1422         self.length
1423     }
1424 }
1425
1426 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1427 impl<K, V> FusedIterator for IterMut<'_, K, V> {}
1428
1429 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1430 impl<K, V> IntoIterator for BTreeMap<K, V> {
1431     type Item = (K, V);
1432     type IntoIter = IntoIter<K, V>;
1433
1434     fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
1435         let mut me = ManuallyDrop::new(self);
1436         if let Some(root) = me.root.take() {
1437             let (f, b) = full_range_search(root.into_ref());
1438
1439             IntoIter { front: Some(f), back: Some(b), length: me.length }
1440         } else {
1441             IntoIter { front: None, back: None, length: 0 }
1442         }
1443     }
1444 }
1445
1446 #[stable(feature = "btree_drop", since = "1.7.0")]
1447 impl<K, V> Drop for IntoIter<K, V> {
1448     fn drop(&mut self) {
1449         struct DropGuard<'a, K, V>(&'a mut IntoIter<K, V>);
1450
1451         impl<'a, K, V> Drop for DropGuard<'a, K, V> {
1452             fn drop(&mut self) {
1453                 // Continue the same loop we perform below. This only runs when unwinding, so we
1454                 // don't have to care about panics this time (they'll abort).
1455                 while let Some(_) = self.0.next() {}
1456
1457                 unsafe {
1458                     let mut node =
1459                         unwrap_unchecked(ptr::read(&self.0.front)).into_node().forget_type();
1460                     while let Some(parent) = node.deallocate_and_ascend() {
1461                         node = parent.into_node().forget_type();
1462                     }
1463                 }
1464             }
1465         }
1466
1467         while let Some(pair) = self.next() {
1468             let guard = DropGuard(self);
1469             drop(pair);
1470             mem::forget(guard);
1471         }
1472
1473         unsafe {
1474             if let Some(front) = ptr::read(&self.front) {
1475                 let mut node = front.into_node().forget_type();
1476                 // Most of the nodes have been deallocated while traversing
1477                 // but one pile from a leaf up to the root is left standing.
1478                 while let Some(parent) = node.deallocate_and_ascend() {
1479                     node = parent.into_node().forget_type();
1480                 }
1481             }
1482         }
1483     }
1484 }
1485
1486 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1487 impl<K, V> Iterator for IntoIter<K, V> {
1488     type Item = (K, V);
1489
1490     fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> {
1491         if self.length == 0 {
1492             None
1493         } else {
1494             self.length -= 1;
1495             Some(unsafe { self.front.as_mut().unwrap().next_unchecked() })
1496         }
1497     }
1498
1499     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1500         (self.length, Some(self.length))
1501     }
1502 }
1503
1504 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1505 impl<K, V> DoubleEndedIterator for IntoIter<K, V> {
1506     fn next_back(&mut self) -> Option<(K, V)> {
1507         if self.length == 0 {
1508             None
1509         } else {
1510             self.length -= 1;
1511             Some(unsafe { self.back.as_mut().unwrap().next_back_unchecked() })
1512         }
1513     }
1514 }
1515
1516 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1517 impl<K, V> ExactSizeIterator for IntoIter<K, V> {
1518     fn len(&self) -> usize {
1519         self.length
1520     }
1521 }
1522
1523 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1524 impl<K, V> FusedIterator for IntoIter<K, V> {}
1525
1526 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1527 impl<'a, K, V> Iterator for Keys<'a, K, V> {
1528     type Item = &'a K;
1529
1530     fn next(&mut self) -> Option<&'a K> {
1531         self.inner.next().map(|(k, _)| k)
1532     }
1533
1534     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1535         self.inner.size_hint()
1536     }
1537
1538     fn last(mut self) -> Option<&'a K> {
1539         self.next_back()
1540     }
1541
1542     fn min(mut self) -> Option<&'a K> {
1543         self.next()
1544     }
1545
1546     fn max(mut self) -> Option<&'a K> {
1547         self.next_back()
1548     }
1549 }
1550
1551 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1552 impl<'a, K, V> DoubleEndedIterator for Keys<'a, K, V> {
1553     fn next_back(&mut self) -> Option<&'a K> {
1554         self.inner.next_back().map(|(k, _)| k)
1555     }
1556 }
1557
1558 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1559 impl<K, V> ExactSizeIterator for Keys<'_, K, V> {
1560     fn len(&self) -> usize {
1561         self.inner.len()
1562     }
1563 }
1564
1565 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1566 impl<K, V> FusedIterator for Keys<'_, K, V> {}
1567
1568 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1569 impl<K, V> Clone for Keys<'_, K, V> {
1570     fn clone(&self) -> Self {
1571         Keys { inner: self.inner.clone() }
1572     }
1573 }
1574
1575 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1576 impl<'a, K, V> Iterator for Values<'a, K, V> {
1577     type Item = &'a V;
1578
1579     fn next(&mut self) -> Option<&'a V> {
1580         self.inner.next().map(|(_, v)| v)
1581     }
1582
1583     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1584         self.inner.size_hint()
1585     }
1586
1587     fn last(mut self) -> Option<&'a V> {
1588         self.next_back()
1589     }
1590 }
1591
1592 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1593 impl<'a, K, V> DoubleEndedIterator for Values<'a, K, V> {
1594     fn next_back(&mut self) -> Option<&'a V> {
1595         self.inner.next_back().map(|(_, v)| v)
1596     }
1597 }
1598
1599 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1600 impl<K, V> ExactSizeIterator for Values<'_, K, V> {
1601     fn len(&self) -> usize {
1602         self.inner.len()
1603     }
1604 }
1605
1606 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1607 impl<K, V> FusedIterator for Values<'_, K, V> {}
1608
1609 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1610 impl<K, V> Clone for Values<'_, K, V> {
1611     fn clone(&self) -> Self {
1612         Values { inner: self.inner.clone() }
1613     }
1614 }
1615
1616 /// An iterator produced by calling `drain_filter` on BTreeMap.
1617 #[unstable(feature = "btree_drain_filter", issue = "70530")]
1618 pub struct DrainFilter<'a, K, V, F>
1619 where
1620     K: 'a,
1621     V: 'a,
1622     F: 'a + FnMut(&K, &mut V) -> bool,
1623 {
1624     pred: F,
1625     inner: DrainFilterInner<'a, K, V>,
1626 }
1627 /// Most of the implementation of DrainFilter, independent of the type
1628 /// of the predicate, thus also serving for BTreeSet::DrainFilter.
1629 pub(super) struct DrainFilterInner<'a, K: 'a, V: 'a> {
1630     length: &'a mut usize,
1631     cur_leaf_edge: Option<Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>>,
1632     emptied_internal_root: bool,
1633 }
1634
1635 #[unstable(feature = "btree_drain_filter", issue = "70530")]
1636 impl<K, V, F> Drop for DrainFilter<'_, K, V, F>
1637 where
1638     F: FnMut(&K, &mut V) -> bool,
1639 {
1640     fn drop(&mut self) {
1641         self.for_each(drop);
1642     }
1643 }
1644
1645 #[unstable(feature = "btree_drain_filter", issue = "70530")]
1646 impl<K, V, F> fmt::Debug for DrainFilter<'_, K, V, F>
1647 where
1648     K: fmt::Debug,
1649     V: fmt::Debug,
1650     F: FnMut(&K, &mut V) -> bool,
1651 {
1652     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1653         f.debug_tuple("DrainFilter").field(&self.inner.peek()).finish()
1654     }
1655 }
1656
1657 #[unstable(feature = "btree_drain_filter", issue = "70530")]
1658 impl<K, V, F> Iterator for DrainFilter<'_, K, V, F>
1659 where
1660     F: FnMut(&K, &mut V) -> bool,
1661 {
1662     type Item = (K, V);
1663
1664     fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> {
1665         self.inner.next(&mut self.pred)
1666     }
1667
1668     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1669         self.inner.size_hint()
1670     }
1671 }
1672
1673 impl<K, V> Drop for DrainFilterInner<'_, K, V> {
1674     fn drop(&mut self) {
1675         if self.emptied_internal_root {
1676             if let Some(handle) = self.cur_leaf_edge.take() {
1677                 let root = handle.into_node().into_root_mut();
1678                 root.pop_internal_level();
1679             }
1680         }
1681     }
1682 }
1683
1684 impl<'a, K: 'a, V: 'a> DrainFilterInner<'a, K, V> {
1685     /// Allow Debug implementations to predict the next element.
1686     pub(super) fn peek(&self) -> Option<(&K, &V)> {
1687         let edge = self.cur_leaf_edge.as_ref()?;
1688         edge.reborrow().next_kv().ok().map(|kv| kv.into_kv())
1689     }
1690
1691     /// Implementation of a typical `DrainFilter::next` method, given the predicate.
1692     pub(super) fn next<F>(&mut self, pred: &mut F) -> Option<(K, V)>
1693     where
1694         F: FnMut(&K, &mut V) -> bool,
1695     {
1696         while let Ok(mut kv) = self.cur_leaf_edge.take()?.next_kv() {
1697             let (k, v) = kv.kv_mut();
1698             if pred(k, v) {
1699                 *self.length -= 1;
1700                 let (kv, pos) = kv.remove_kv_tracking(|_| self.emptied_internal_root = true);
1701                 self.cur_leaf_edge = Some(pos);
1702                 return Some(kv);
1703             }
1704             self.cur_leaf_edge = Some(kv.next_leaf_edge());
1705         }
1706         None
1707     }
1708
1709     /// Implementation of a typical `DrainFilter::size_hint` method.
1710     pub(super) fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1711         (0, Some(*self.length))
1712     }
1713 }
1714
1715 #[unstable(feature = "btree_drain_filter", issue = "70530")]
1716 impl<K, V, F> FusedIterator for DrainFilter<'_, K, V, F> where F: FnMut(&K, &mut V) -> bool {}
1717
1718 #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
1719 impl<'a, K, V> Iterator for Range<'a, K, V> {
1720     type Item = (&'a K, &'a V);
1721
1722     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1723         if self.is_empty() { None } else { unsafe { Some(self.next_unchecked()) } }
1724     }
1725
1726     fn last(mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1727         self.next_back()
1728     }
1729
1730     fn min(mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1731         self.next()
1732     }
1733
1734     fn max(mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1735         self.next_back()
1736     }
1737 }
1738
1739 #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
1740 impl<'a, K, V> Iterator for ValuesMut<'a, K, V> {
1741     type Item = &'a mut V;
1742
1743     fn next(&mut self) -> Option<&'a mut V> {
1744         self.inner.next().map(|(_, v)| v)
1745     }
1746
1747     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
1748         self.inner.size_hint()
1749     }
1750
1751     fn last(mut self) -> Option<&'a mut V> {
1752         self.next_back()
1753     }
1754 }
1755
1756 #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
1757 impl<'a, K, V> DoubleEndedIterator for ValuesMut<'a, K, V> {
1758     fn next_back(&mut self) -> Option<&'a mut V> {
1759         self.inner.next_back().map(|(_, v)| v)
1760     }
1761 }
1762
1763 #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
1764 impl<K, V> ExactSizeIterator for ValuesMut<'_, K, V> {
1765     fn len(&self) -> usize {
1766         self.inner.len()
1767     }
1768 }
1769
1770 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1771 impl<K, V> FusedIterator for ValuesMut<'_, K, V> {}
1772
1773 impl<'a, K, V> Range<'a, K, V> {
1774     fn is_empty(&self) -> bool {
1775         self.front == self.back
1776     }
1777
1778     unsafe fn next_unchecked(&mut self) -> (&'a K, &'a V) {
1779         unsafe { unwrap_unchecked(self.front.as_mut()).next_unchecked() }
1780     }
1781 }
1782
1783 #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
1784 impl<'a, K, V> DoubleEndedIterator for Range<'a, K, V> {
1785     fn next_back(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
1786         if self.is_empty() { None } else { Some(unsafe { self.next_back_unchecked() }) }
1787     }
1788 }
1789
1790 impl<'a, K, V> Range<'a, K, V> {
1791     unsafe fn next_back_unchecked(&mut self) -> (&'a K, &'a V) {
1792         unsafe { unwrap_unchecked(self.back.as_mut()).next_back_unchecked() }
1793     }
1794 }
1795
1796 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1797 impl<K, V> FusedIterator for Range<'_, K, V> {}
1798
1799 #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
1800 impl<K, V> Clone for Range<'_, K, V> {
1801     fn clone(&self) -> Self {
1802         Range { front: self.front, back: self.back }
1803     }
1804 }
1805
1806 #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
1807 impl<'a, K, V> Iterator for RangeMut<'a, K, V> {
1808     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1809
1810     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1811         if self.is_empty() {
1812             None
1813         } else {
1814             let (k, v) = unsafe { self.next_unchecked() };
1815             Some((k, v)) // coerce k from `&mut K` to `&K`
1816         }
1817     }
1818
1819     fn last(mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1820         self.next_back()
1821     }
1822
1823     fn min(mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1824         self.next()
1825     }
1826
1827     fn max(mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1828         self.next_back()
1829     }
1830 }
1831
1832 impl<'a, K, V> RangeMut<'a, K, V> {
1833     fn is_empty(&self) -> bool {
1834         self.front == self.back
1835     }
1836
1837     unsafe fn next_unchecked(&mut self) -> (&'a mut K, &'a mut V) {
1838         unsafe { unwrap_unchecked(self.front.as_mut()).next_unchecked() }
1839     }
1840 }
1841
1842 #[stable(feature = "btree_range", since = "1.17.0")]
1843 impl<'a, K, V> DoubleEndedIterator for RangeMut<'a, K, V> {
1844     fn next_back(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
1845         if self.is_empty() {
1846             None
1847         } else {
1848             let (k, v) = unsafe { self.next_back_unchecked() };
1849             Some((k, v)) // coerce k from `&mut K` to `&K`
1850         }
1851     }
1852 }
1853
1854 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
1855 impl<K, V> FusedIterator for RangeMut<'_, K, V> {}
1856
1857 impl<'a, K, V> RangeMut<'a, K, V> {
1858     unsafe fn next_back_unchecked(&mut self) -> (&'a mut K, &'a mut V) {
1859         unsafe { unwrap_unchecked(self.back.as_mut()).next_back_unchecked() }
1860     }
1861 }
1862
1863 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1864 impl<K: Ord, V> FromIterator<(K, V)> for BTreeMap<K, V> {
1865     fn from_iter<T: IntoIterator<Item = (K, V)>>(iter: T) -> BTreeMap<K, V> {
1866         let mut map = BTreeMap::new();
1867         map.extend(iter);
1868         map
1869     }
1870 }
1871
1872 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1873 impl<K: Ord, V> Extend<(K, V)> for BTreeMap<K, V> {
1874     #[inline]
1875     fn extend<T: IntoIterator<Item = (K, V)>>(&mut self, iter: T) {
1876         iter.into_iter().for_each(move |(k, v)| {
1877             self.insert(k, v);
1878         });
1879     }
1880
1881     #[inline]
1882     fn extend_one(&mut self, (k, v): (K, V)) {
1883         self.insert(k, v);
1884     }
1885 }
1886
1887 #[stable(feature = "extend_ref", since = "1.2.0")]
1888 impl<'a, K: Ord + Copy, V: Copy> Extend<(&'a K, &'a V)> for BTreeMap<K, V> {
1889     fn extend<I: IntoIterator<Item = (&'a K, &'a V)>>(&mut self, iter: I) {
1890         self.extend(iter.into_iter().map(|(&key, &value)| (key, value)));
1891     }
1892
1893     #[inline]
1894     fn extend_one(&mut self, (&k, &v): (&'a K, &'a V)) {
1895         self.insert(k, v);
1896     }
1897 }
1898
1899 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1900 impl<K: Hash, V: Hash> Hash for BTreeMap<K, V> {
1901     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1902         for elt in self {
1903             elt.hash(state);
1904         }
1905     }
1906 }
1907
1908 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1909 impl<K: Ord, V> Default for BTreeMap<K, V> {
1910     /// Creates an empty `BTreeMap<K, V>`.
1911     fn default() -> BTreeMap<K, V> {
1912         BTreeMap::new()
1913     }
1914 }
1915
1916 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1917 impl<K: PartialEq, V: PartialEq> PartialEq for BTreeMap<K, V> {
1918     fn eq(&self, other: &BTreeMap<K, V>) -> bool {
1919         self.len() == other.len() && self.iter().zip(other).all(|(a, b)| a == b)
1920     }
1921 }
1922
1923 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1924 impl<K: Eq, V: Eq> Eq for BTreeMap<K, V> {}
1925
1926 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1927 impl<K: PartialOrd, V: PartialOrd> PartialOrd for BTreeMap<K, V> {
1928     #[inline]
1929     fn partial_cmp(&self, other: &BTreeMap<K, V>) -> Option<Ordering> {
1930         self.iter().partial_cmp(other.iter())
1931     }
1932 }
1933
1934 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1935 impl<K: Ord, V: Ord> Ord for BTreeMap<K, V> {
1936     #[inline]
1937     fn cmp(&self, other: &BTreeMap<K, V>) -> Ordering {
1938         self.iter().cmp(other.iter())
1939     }
1940 }
1941
1942 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1943 impl<K: Debug, V: Debug> Debug for BTreeMap<K, V> {
1944     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1945         f.debug_map().entries(self.iter()).finish()
1946     }
1947 }
1948
1949 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1950 impl<K: Ord, Q: ?Sized, V> Index<&Q> for BTreeMap<K, V>
1951 where
1952     K: Borrow<Q>,
1953     Q: Ord,
1954 {
1955     type Output = V;
1956
1957     /// Returns a reference to the value corresponding to the supplied key.
1958     ///
1959     /// # Panics
1960     ///
1961     /// Panics if the key is not present in the `BTreeMap`.
1962     #[inline]
1963     fn index(&self, key: &Q) -> &V {
1964         self.get(key).expect("no entry found for key")
1965     }
1966 }
1967
1968 /// Finds the leaf edges delimiting a specified range in or underneath a node.
1969 fn range_search<BorrowType, K, V, Q: ?Sized, R: RangeBounds<Q>>(
1970     root: NodeRef<BorrowType, K, V, marker::LeafOrInternal>,
1971     range: R,
1972 ) -> (
1973     Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>,
1974     Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>,
1975 )
1976 where
1977     Q: Ord,
1978     K: Borrow<Q>,
1979 {
1980     match (range.start_bound(), range.end_bound()) {
1981         (Excluded(s), Excluded(e)) if s == e => {
1982             panic!("range start and end are equal and excluded in BTreeMap")
1983         }
1984         (Included(s) | Excluded(s), Included(e) | Excluded(e)) if s > e => {
1985             panic!("range start is greater than range end in BTreeMap")
1986         }
1987         _ => {}
1988     };
1989
1990     // We duplicate the root NodeRef here -- we will never access it in a way
1991     // that overlaps references obtained from the root.
1992     let mut min_node = unsafe { ptr::read(&root) };
1993     let mut max_node = root;
1994     let mut min_found = false;
1995     let mut max_found = false;
1996
1997     loop {
1998         let front = match (min_found, range.start_bound()) {
1999             (false, Included(key)) => match search::search_node(min_node, key) {
2000                 Found(kv) => {
2001                     min_found = true;
2002                     kv.left_edge()
2003                 }
2004                 GoDown(edge) => edge,
2005             },
2006             (false, Excluded(key)) => match search::search_node(min_node, key) {
2007                 Found(kv) => {
2008                     min_found = true;
2009                     kv.right_edge()
2010                 }
2011                 GoDown(edge) => edge,
2012             },
2013             (true, Included(_)) => min_node.last_edge(),
2014             (true, Excluded(_)) => min_node.first_edge(),
2015             (_, Unbounded) => min_node.first_edge(),
2016         };
2017
2018         let back = match (max_found, range.end_bound()) {
2019             (false, Included(key)) => match search::search_node(max_node, key) {
2020                 Found(kv) => {
2021                     max_found = true;
2022                     kv.right_edge()
2023                 }
2024                 GoDown(edge) => edge,
2025             },
2026             (false, Excluded(key)) => match search::search_node(max_node, key) {
2027                 Found(kv) => {
2028                     max_found = true;
2029                     kv.left_edge()
2030                 }
2031                 GoDown(edge) => edge,
2032             },
2033             (true, Included(_)) => max_node.first_edge(),
2034             (true, Excluded(_)) => max_node.last_edge(),
2035             (_, Unbounded) => max_node.last_edge(),
2036         };
2037
2038         if front.partial_cmp(&back) == Some(Ordering::Greater) {
2039             panic!("Ord is ill-defined in BTreeMap range");
2040         }
2041         match (front.force(), back.force()) {
2042             (Leaf(f), Leaf(b)) => {
2043                 return (f, b);
2044             }
2045             (Internal(min_int), Internal(max_int)) => {
2046                 min_node = min_int.descend();
2047                 max_node = max_int.descend();
2048             }
2049             _ => unreachable!("BTreeMap has different depths"),
2050         };
2051     }
2052 }
2053
2054 /// Equivalent to `range_search(k, v, ..)` without the `Ord` bound.
2055 fn full_range_search<BorrowType, K, V>(
2056     root: NodeRef<BorrowType, K, V, marker::LeafOrInternal>,
2057 ) -> (
2058     Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>,
2059     Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>,
2060 ) {
2061     // We duplicate the root NodeRef here -- we will never access it in a way
2062     // that overlaps references obtained from the root.
2063     let mut min_node = unsafe { ptr::read(&root) };
2064     let mut max_node = root;
2065     loop {
2066         let front = min_node.first_edge();
2067         let back = max_node.last_edge();
2068         match (front.force(), back.force()) {
2069             (Leaf(f), Leaf(b)) => {
2070                 return (f, b);
2071             }
2072             (Internal(min_int), Internal(max_int)) => {
2073                 min_node = min_int.descend();
2074                 max_node = max_int.descend();
2075             }
2076             _ => unreachable!("BTreeMap has different depths"),
2077         };
2078     }
2079 }
2080
2081 impl<K, V> BTreeMap<K, V> {
2082     /// Gets an iterator over the entries of the map, sorted by key.
2083     ///
2084     /// # Examples
2085     ///
2086     /// Basic usage:
2087     ///
2088     /// ```
2089     /// use std::collections::BTreeMap;
2090     ///
2091     /// let mut map = BTreeMap::new();
2092     /// map.insert(3, "c");
2093     /// map.insert(2, "b");
2094     /// map.insert(1, "a");
2095     ///
2096     /// for (key, value) in map.iter() {
2097     ///     println!("{}: {}", key, value);
2098     /// }
2099     ///
2100     /// let (first_key, first_value) = map.iter().next().unwrap();
2101     /// assert_eq!((*first_key, *first_value), (1, "a"));
2102     /// ```
2103     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2104     pub fn iter(&self) -> Iter<'_, K, V> {
2105         if let Some(root) = &self.root {
2106             let (f, b) = full_range_search(root.as_ref());
2107
2108             Iter { range: Range { front: Some(f), back: Some(b) }, length: self.length }
2109         } else {
2110             Iter { range: Range { front: None, back: None }, length: 0 }
2111         }
2112     }
2113
2114     /// Gets a mutable iterator over the entries of the map, sorted by key.
2115     ///
2116     /// # Examples
2117     ///
2118     /// Basic usage:
2119     ///
2120     /// ```
2121     /// use std::collections::BTreeMap;
2122     ///
2123     /// let mut map = BTreeMap::new();
2124     /// map.insert("a", 1);
2125     /// map.insert("b", 2);
2126     /// map.insert("c", 3);
2127     ///
2128     /// // add 10 to the value if the key isn't "a"
2129     /// for (key, value) in map.iter_mut() {
2130     ///     if key != &"a" {
2131     ///         *value += 10;
2132     ///     }
2133     /// }
2134     /// ```
2135     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2136     pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<'_, K, V> {
2137         if let Some(root) = &mut self.root {
2138             let (f, b) = full_range_search(root.as_mut());
2139
2140             IterMut {
2141                 range: RangeMut { front: Some(f), back: Some(b), _marker: PhantomData },
2142                 length: self.length,
2143             }
2144         } else {
2145             IterMut { range: RangeMut { front: None, back: None, _marker: PhantomData }, length: 0 }
2146         }
2147     }
2148
2149     /// Gets an iterator over the keys of the map, in sorted order.
2150     ///
2151     /// # Examples
2152     ///
2153     /// Basic usage:
2154     ///
2155     /// ```
2156     /// use std::collections::BTreeMap;
2157     ///
2158     /// let mut a = BTreeMap::new();
2159     /// a.insert(2, "b");
2160     /// a.insert(1, "a");
2161     ///
2162     /// let keys: Vec<_> = a.keys().cloned().collect();
2163     /// assert_eq!(keys, [1, 2]);
2164     /// ```
2165     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2166     pub fn keys(&self) -> Keys<'_, K, V> {
2167         Keys { inner: self.iter() }
2168     }
2169
2170     /// Gets an iterator over the values of the map, in order by key.
2171     ///
2172     /// # Examples
2173     ///
2174     /// Basic usage:
2175     ///
2176     /// ```
2177     /// use std::collections::BTreeMap;
2178     ///
2179     /// let mut a = BTreeMap::new();
2180     /// a.insert(1, "hello");
2181     /// a.insert(2, "goodbye");
2182     ///
2183     /// let values: Vec<&str> = a.values().cloned().collect();
2184     /// assert_eq!(values, ["hello", "goodbye"]);
2185     /// ```
2186     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2187     pub fn values(&self) -> Values<'_, K, V> {
2188         Values { inner: self.iter() }
2189     }
2190
2191     /// Gets a mutable iterator over the values of the map, in order by key.
2192     ///
2193     /// # Examples
2194     ///
2195     /// Basic usage:
2196     ///
2197     /// ```
2198     /// use std::collections::BTreeMap;
2199     ///
2200     /// let mut a = BTreeMap::new();
2201     /// a.insert(1, String::from("hello"));
2202     /// a.insert(2, String::from("goodbye"));
2203     ///
2204     /// for value in a.values_mut() {
2205     ///     value.push_str("!");
2206     /// }
2207     ///
2208     /// let values: Vec<String> = a.values().cloned().collect();
2209     /// assert_eq!(values, [String::from("hello!"),
2210     ///                     String::from("goodbye!")]);
2211     /// ```
2212     #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
2213     pub fn values_mut(&mut self) -> ValuesMut<'_, K, V> {
2214         ValuesMut { inner: self.iter_mut() }
2215     }
2216
2217     /// Returns the number of elements in the map.
2218     ///
2219     /// # Examples
2220     ///
2221     /// Basic usage:
2222     ///
2223     /// ```
2224     /// use std::collections::BTreeMap;
2225     ///
2226     /// let mut a = BTreeMap::new();
2227     /// assert_eq!(a.len(), 0);
2228     /// a.insert(1, "a");
2229     /// assert_eq!(a.len(), 1);
2230     /// ```
2231     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2232     pub fn len(&self) -> usize {
2233         self.length
2234     }
2235
2236     /// Returns `true` if the map contains no elements.
2237     ///
2238     /// # Examples
2239     ///
2240     /// Basic usage:
2241     ///
2242     /// ```
2243     /// use std::collections::BTreeMap;
2244     ///
2245     /// let mut a = BTreeMap::new();
2246     /// assert!(a.is_empty());
2247     /// a.insert(1, "a");
2248     /// assert!(!a.is_empty());
2249     /// ```
2250     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2251     pub fn is_empty(&self) -> bool {
2252         self.len() == 0
2253     }
2254
2255     /// If the root node is the empty (non-allocated) root node, allocate our
2256     /// own node. Is an associated function to avoid borrowing the entire BTreeMap.
2257     fn ensure_is_owned(root: &mut Option<node::Root<K, V>>) -> &mut node::Root<K, V> {
2258         root.get_or_insert_with(node::Root::new_leaf)
2259     }
2260 }
2261
2262 impl<'a, K: Ord, V> Entry<'a, K, V> {
2263     /// Ensures a value is in the entry by inserting the default if empty, and returns
2264     /// a mutable reference to the value in the entry.
2265     ///
2266     /// # Examples
2267     ///
2268     /// ```
2269     /// use std::collections::BTreeMap;
2270     ///
2271     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2272     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2273     ///
2274     /// assert_eq!(map["poneyland"], 12);
2275     /// ```
2276     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2277     pub fn or_insert(self, default: V) -> &'a mut V {
2278         match self {
2279             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
2280             Vacant(entry) => entry.insert(default),
2281         }
2282     }
2283
2284     /// Ensures a value is in the entry by inserting the result of the default function if empty,
2285     /// and returns a mutable reference to the value in the entry.
2286     ///
2287     /// # Examples
2288     ///
2289     /// ```
2290     /// use std::collections::BTreeMap;
2291     ///
2292     /// let mut map: BTreeMap<&str, String> = BTreeMap::new();
2293     /// let s = "hoho".to_string();
2294     ///
2295     /// map.entry("poneyland").or_insert_with(|| s);
2296     ///
2297     /// assert_eq!(map["poneyland"], "hoho".to_string());
2298     /// ```
2299     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2300     pub fn or_insert_with<F: FnOnce() -> V>(self, default: F) -> &'a mut V {
2301         match self {
2302             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
2303             Vacant(entry) => entry.insert(default()),
2304         }
2305     }
2306
2307     #[unstable(feature = "or_insert_with_key", issue = "71024")]
2308     /// Ensures a value is in the entry by inserting, if empty, the result of the default function,
2309     /// which takes the key as its argument, and returns a mutable reference to the value in the
2310     /// entry.
2311     ///
2312     /// # Examples
2313     ///
2314     /// ```
2315     /// #![feature(or_insert_with_key)]
2316     /// use std::collections::BTreeMap;
2317     ///
2318     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2319     ///
2320     /// map.entry("poneyland").or_insert_with_key(|key| key.chars().count());
2321     ///
2322     /// assert_eq!(map["poneyland"], 9);
2323     /// ```
2324     #[inline]
2325     pub fn or_insert_with_key<F: FnOnce(&K) -> V>(self, default: F) -> &'a mut V {
2326         match self {
2327             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
2328             Vacant(entry) => {
2329                 let value = default(entry.key());
2330                 entry.insert(value)
2331             }
2332         }
2333     }
2334
2335     /// Returns a reference to this entry's key.
2336     ///
2337     /// # Examples
2338     ///
2339     /// ```
2340     /// use std::collections::BTreeMap;
2341     ///
2342     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2343     /// assert_eq!(map.entry("poneyland").key(), &"poneyland");
2344     /// ```
2345     #[stable(feature = "map_entry_keys", since = "1.10.0")]
2346     pub fn key(&self) -> &K {
2347         match *self {
2348             Occupied(ref entry) => entry.key(),
2349             Vacant(ref entry) => entry.key(),
2350         }
2351     }
2352
2353     /// Provides in-place mutable access to an occupied entry before any
2354     /// potential inserts into the map.
2355     ///
2356     /// # Examples
2357     ///
2358     /// ```
2359     /// use std::collections::BTreeMap;
2360     ///
2361     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2362     ///
2363     /// map.entry("poneyland")
2364     ///    .and_modify(|e| { *e += 1 })
2365     ///    .or_insert(42);
2366     /// assert_eq!(map["poneyland"], 42);
2367     ///
2368     /// map.entry("poneyland")
2369     ///    .and_modify(|e| { *e += 1 })
2370     ///    .or_insert(42);
2371     /// assert_eq!(map["poneyland"], 43);
2372     /// ```
2373     #[stable(feature = "entry_and_modify", since = "1.26.0")]
2374     pub fn and_modify<F>(self, f: F) -> Self
2375     where
2376         F: FnOnce(&mut V),
2377     {
2378         match self {
2379             Occupied(mut entry) => {
2380                 f(entry.get_mut());
2381                 Occupied(entry)
2382             }
2383             Vacant(entry) => Vacant(entry),
2384         }
2385     }
2386 }
2387
2388 impl<'a, K: Ord, V: Default> Entry<'a, K, V> {
2389     #[stable(feature = "entry_or_default", since = "1.28.0")]
2390     /// Ensures a value is in the entry by inserting the default value if empty,
2391     /// and returns a mutable reference to the value in the entry.
2392     ///
2393     /// # Examples
2394     ///
2395     /// ```
2396     /// use std::collections::BTreeMap;
2397     ///
2398     /// let mut map: BTreeMap<&str, Option<usize>> = BTreeMap::new();
2399     /// map.entry("poneyland").or_default();
2400     ///
2401     /// assert_eq!(map["poneyland"], None);
2402     /// ```
2403     pub fn or_default(self) -> &'a mut V {
2404         match self {
2405             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
2406             Vacant(entry) => entry.insert(Default::default()),
2407         }
2408     }
2409 }
2410
2411 impl<'a, K: Ord, V> VacantEntry<'a, K, V> {
2412     /// Gets a reference to the key that would be used when inserting a value
2413     /// through the VacantEntry.
2414     ///
2415     /// # Examples
2416     ///
2417     /// ```
2418     /// use std::collections::BTreeMap;
2419     ///
2420     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2421     /// assert_eq!(map.entry("poneyland").key(), &"poneyland");
2422     /// ```
2423     #[stable(feature = "map_entry_keys", since = "1.10.0")]
2424     pub fn key(&self) -> &K {
2425         &self.key
2426     }
2427
2428     /// Take ownership of the key.
2429     ///
2430     /// # Examples
2431     ///
2432     /// ```
2433     /// use std::collections::BTreeMap;
2434     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2435     ///
2436     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2437     ///
2438     /// if let Entry::Vacant(v) = map.entry("poneyland") {
2439     ///     v.into_key();
2440     /// }
2441     /// ```
2442     #[stable(feature = "map_entry_recover_keys2", since = "1.12.0")]
2443     pub fn into_key(self) -> K {
2444         self.key
2445     }
2446
2447     /// Sets the value of the entry with the `VacantEntry`'s key,
2448     /// and returns a mutable reference to it.
2449     ///
2450     /// # Examples
2451     ///
2452     /// ```
2453     /// use std::collections::BTreeMap;
2454     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2455     ///
2456     /// let mut map: BTreeMap<&str, u32> = BTreeMap::new();
2457     ///
2458     /// if let Entry::Vacant(o) = map.entry("poneyland") {
2459     ///     o.insert(37);
2460     /// }
2461     /// assert_eq!(map["poneyland"], 37);
2462     /// ```
2463     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2464     pub fn insert(self, value: V) -> &'a mut V {
2465         *self.length += 1;
2466
2467         let out_ptr = match self.handle.insert_recursing(self.key, value) {
2468             (Fit(_), val_ptr) => val_ptr,
2469             (Split(ins), val_ptr) => {
2470                 let root = ins.left.into_root_mut();
2471                 root.push_internal_level().push(ins.k, ins.v, ins.right);
2472                 val_ptr
2473             }
2474         };
2475         // Now that we have finished growing the tree using borrowed references,
2476         // dereference the pointer to a part of it, that we picked up along the way.
2477         unsafe { &mut *out_ptr }
2478     }
2479 }
2480
2481 impl<'a, K: Ord, V> OccupiedEntry<'a, K, V> {
2482     /// Gets a reference to the key in the entry.
2483     ///
2484     /// # Examples
2485     ///
2486     /// ```
2487     /// use std::collections::BTreeMap;
2488     ///
2489     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2490     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2491     /// assert_eq!(map.entry("poneyland").key(), &"poneyland");
2492     /// ```
2493     #[stable(feature = "map_entry_keys", since = "1.10.0")]
2494     pub fn key(&self) -> &K {
2495         self.handle.reborrow().into_kv().0
2496     }
2497
2498     /// Take ownership of the key and value from the map.
2499     ///
2500     /// # Examples
2501     ///
2502     /// ```
2503     /// use std::collections::BTreeMap;
2504     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2505     ///
2506     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2507     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2508     ///
2509     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2510     ///     // We delete the entry from the map.
2511     ///     o.remove_entry();
2512     /// }
2513     ///
2514     /// // If now try to get the value, it will panic:
2515     /// // println!("{}", map["poneyland"]);
2516     /// ```
2517     #[stable(feature = "map_entry_recover_keys2", since = "1.12.0")]
2518     pub fn remove_entry(self) -> (K, V) {
2519         self.remove_kv()
2520     }
2521
2522     /// Gets a reference to the value in the entry.
2523     ///
2524     /// # Examples
2525     ///
2526     /// ```
2527     /// use std::collections::BTreeMap;
2528     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2529     ///
2530     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2531     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2532     ///
2533     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2534     ///     assert_eq!(o.get(), &12);
2535     /// }
2536     /// ```
2537     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2538     pub fn get(&self) -> &V {
2539         self.handle.reborrow().into_kv().1
2540     }
2541
2542     /// Gets a mutable reference to the value in the entry.
2543     ///
2544     /// If you need a reference to the `OccupiedEntry` that may outlive the
2545     /// destruction of the `Entry` value, see [`into_mut`].
2546     ///
2547     /// [`into_mut`]: #method.into_mut
2548     ///
2549     /// # Examples
2550     ///
2551     /// ```
2552     /// use std::collections::BTreeMap;
2553     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2554     ///
2555     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2556     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2557     ///
2558     /// assert_eq!(map["poneyland"], 12);
2559     /// if let Entry::Occupied(mut o) = map.entry("poneyland") {
2560     ///     *o.get_mut() += 10;
2561     ///     assert_eq!(*o.get(), 22);
2562     ///
2563     ///     // We can use the same Entry multiple times.
2564     ///     *o.get_mut() += 2;
2565     /// }
2566     /// assert_eq!(map["poneyland"], 24);
2567     /// ```
2568     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2569     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut V {
2570         self.handle.kv_mut().1
2571     }
2572
2573     /// Converts the entry into a mutable reference to its value.
2574     ///
2575     /// If you need multiple references to the `OccupiedEntry`, see [`get_mut`].
2576     ///
2577     /// [`get_mut`]: #method.get_mut
2578     ///
2579     /// # Examples
2580     ///
2581     /// ```
2582     /// use std::collections::BTreeMap;
2583     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2584     ///
2585     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2586     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2587     ///
2588     /// assert_eq!(map["poneyland"], 12);
2589     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2590     ///     *o.into_mut() += 10;
2591     /// }
2592     /// assert_eq!(map["poneyland"], 22);
2593     /// ```
2594     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2595     pub fn into_mut(self) -> &'a mut V {
2596         self.handle.into_kv_mut().1
2597     }
2598
2599     /// Sets the value of the entry with the `OccupiedEntry`'s key,
2600     /// and returns the entry's old value.
2601     ///
2602     /// # Examples
2603     ///
2604     /// ```
2605     /// use std::collections::BTreeMap;
2606     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2607     ///
2608     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2609     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2610     ///
2611     /// if let Entry::Occupied(mut o) = map.entry("poneyland") {
2612     ///     assert_eq!(o.insert(15), 12);
2613     /// }
2614     /// assert_eq!(map["poneyland"], 15);
2615     /// ```
2616     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2617     pub fn insert(&mut self, value: V) -> V {
2618         mem::replace(self.get_mut(), value)
2619     }
2620
2621     /// Takes the value of the entry out of the map, and returns it.
2622     ///
2623     /// # Examples
2624     ///
2625     /// ```
2626     /// use std::collections::BTreeMap;
2627     /// use std::collections::btree_map::Entry;
2628     ///
2629     /// let mut map: BTreeMap<&str, usize> = BTreeMap::new();
2630     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2631     ///
2632     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2633     ///     assert_eq!(o.remove(), 12);
2634     /// }
2635     /// // If we try to get "poneyland"'s value, it'll panic:
2636     /// // println!("{}", map["poneyland"]);
2637     /// ```
2638     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2639     pub fn remove(self) -> V {
2640         self.remove_kv().1
2641     }
2642
2643     // Body of `remove_entry`, separate to keep the above implementations short.
2644     fn remove_kv(self) -> (K, V) {
2645         *self.length -= 1;
2646
2647         let (old_kv, _) =
2648             self.handle.remove_kv_tracking(|root| root.into_root_mut().pop_internal_level());
2649         old_kv
2650     }
2651 }
2652
2653 impl<'a, K: 'a, V: 'a> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::LeafOrInternal>, marker::KV> {
2654     /// Removes a key/value-pair from the tree, and returns that pair, as well as
2655     /// the leaf edge corresponding to that former pair. It's possible this leaves
2656     /// an empty internal root node, which the caller should subsequently pop from
2657     /// the map holding the tree. The caller should also decrement the map's length.
2658     fn remove_kv_tracking<F>(
2659         self,
2660         handle_emptied_internal_root: F,
2661     ) -> ((K, V), Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>)
2662     where
2663         F: FnOnce(NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal>),
2664     {
2665         let (old_kv, mut pos, was_internal) = match self.force() {
2666             Leaf(leaf) => {
2667                 let (old_kv, pos) = leaf.remove();
2668                 (old_kv, pos, false)
2669             }
2670             Internal(mut internal) => {
2671                 // Replace the location freed in the internal node with the next KV,
2672                 // and remove that next KV from its leaf.
2673
2674                 let key_loc = internal.kv_mut().0 as *mut K;
2675                 let val_loc = internal.kv_mut().1 as *mut V;
2676
2677                 // Deleting from the left side is typically faster since we can
2678                 // just pop an element from the end of the KV array without
2679                 // needing to shift the other values.
2680                 let to_remove = internal.left_edge().descend().last_leaf_edge().left_kv().ok();
2681                 let to_remove = unsafe { unwrap_unchecked(to_remove) };
2682
2683                 let (kv, pos) = to_remove.remove();
2684
2685                 let old_key = unsafe { mem::replace(&mut *key_loc, kv.0) };
2686                 let old_val = unsafe { mem::replace(&mut *val_loc, kv.1) };
2687
2688                 ((old_key, old_val), pos, true)
2689             }
2690         };
2691
2692         // Handle underflow
2693         let mut cur_node = unsafe { ptr::read(&pos).into_node().forget_type() };
2694         let mut at_leaf = true;
2695         while cur_node.len() < node::MIN_LEN {
2696             match handle_underfull_node(cur_node) {
2697                 AtRoot => break,
2698                 Merged(edge, merged_with_left, offset) => {
2699                     // If we merged with our right sibling then our tracked
2700                     // position has not changed. However if we merged with our
2701                     // left sibling then our tracked position is now dangling.
2702                     if at_leaf && merged_with_left {
2703                         let idx = pos.idx() + offset;
2704                         let node = match unsafe { ptr::read(&edge).descend().force() } {
2705                             Leaf(leaf) => leaf,
2706                             Internal(_) => unreachable!(),
2707                         };
2708                         pos = unsafe { Handle::new_edge(node, idx) };
2709                     }
2710
2711                     let parent = edge.into_node();
2712                     if parent.len() == 0 {
2713                         // The parent that was just emptied must be the root,
2714                         // because nodes on a lower level would not have been
2715                         // left underfull. It has to be popped off the tree soon.
2716                         handle_emptied_internal_root(parent);
2717                         break;
2718                     } else {
2719                         cur_node = parent.forget_type();
2720                         at_leaf = false;
2721                     }
2722                 }
2723                 Stole(stole_from_left) => {
2724                     // Adjust the tracked position if we stole from a left sibling
2725                     if stole_from_left && at_leaf {
2726                         // SAFETY: This is safe since we just added an element to our node.
2727                         unsafe {
2728                             pos.next_unchecked();
2729                         }
2730                     }
2731                     break;
2732                 }
2733             }
2734         }
2735
2736         // If we deleted from an internal node then we need to compensate for
2737         // the earlier swap and adjust the tracked position to point to the
2738         // next element.
2739         if was_internal {
2740             pos = unsafe { unwrap_unchecked(pos.next_kv().ok()).next_leaf_edge() };
2741         }
2742
2743         (old_kv, pos)
2744     }
2745 }
2746
2747 impl<K, V> node::Root<K, V> {
2748     /// Removes empty levels on the top, but keep an empty leaf if the entire tree is empty.
2749     fn fix_top(&mut self) {
2750         while self.height() > 0 && self.as_ref().len() == 0 {
2751             self.pop_internal_level();
2752         }
2753     }
2754
2755     fn fix_right_border(&mut self) {
2756         self.fix_top();
2757
2758         {
2759             let mut cur_node = self.as_mut();
2760
2761             while let Internal(node) = cur_node.force() {
2762                 let mut last_kv = node.last_kv();
2763
2764                 if last_kv.can_merge() {
2765                     cur_node = last_kv.merge().descend();
2766                 } else {
2767                     let right_len = last_kv.reborrow().right_edge().descend().len();
2768                     // `MINLEN + 1` to avoid readjust if merge happens on the next level.
2769                     if right_len < node::MIN_LEN + 1 {
2770                         last_kv.bulk_steal_left(node::MIN_LEN + 1 - right_len);
2771                     }
2772                     cur_node = last_kv.right_edge().descend();
2773                 }
2774             }
2775         }
2776
2777         self.fix_top();
2778     }
2779
2780     /// The symmetric clone of `fix_right_border`.
2781     fn fix_left_border(&mut self) {
2782         self.fix_top();
2783
2784         {
2785             let mut cur_node = self.as_mut();
2786
2787             while let Internal(node) = cur_node.force() {
2788                 let mut first_kv = node.first_kv();
2789
2790                 if first_kv.can_merge() {
2791                     cur_node = first_kv.merge().descend();
2792                 } else {
2793                     let left_len = first_kv.reborrow().left_edge().descend().len();
2794                     if left_len < node::MIN_LEN + 1 {
2795                         first_kv.bulk_steal_right(node::MIN_LEN + 1 - left_len);
2796                     }
2797                     cur_node = first_kv.left_edge().descend();
2798                 }
2799             }
2800         }
2801
2802         self.fix_top();
2803     }
2804 }
2805
2806 enum UnderflowResult<'a, K, V> {
2807     AtRoot,
2808     Merged(Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal>, marker::Edge>, bool, usize),
2809     Stole(bool),
2810 }
2811
2812 fn handle_underfull_node<K, V>(
2813     node: NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, marker::LeafOrInternal>,
2814 ) -> UnderflowResult<'_, K, V> {
2815     let parent = match node.ascend() {
2816         Ok(parent) => parent,
2817         Err(_) => return AtRoot,
2818     };
2819
2820     let (is_left, mut handle) = match parent.left_kv() {
2821         Ok(left) => (true, left),
2822         Err(parent) => {
2823             match parent.right_kv() {
2824                 Ok(right) => (false, right),
2825                 Err(_) => {
2826                     // The underfull node has an empty parent, so it is the only child
2827                     // of an empty root. It is destined to become the new root, thus
2828                     // allowed to be underfull. The empty parent should be removed later
2829                     // by `pop_internal_level`.
2830                     return AtRoot;
2831                 }
2832             }
2833         }
2834     };
2835
2836     if handle.can_merge() {
2837         let offset = if is_left { handle.reborrow().left_edge().descend().len() + 1 } else { 0 };
2838         Merged(handle.merge(), is_left, offset)
2839     } else {
2840         if is_left {
2841             handle.steal_left();
2842         } else {
2843             handle.steal_right();
2844         }
2845         Stole(is_left)
2846     }
2847 }
2848
2849 impl<K: Ord, V, I: Iterator<Item = (K, V)>> Iterator for MergeIter<K, V, I> {
2850     type Item = (K, V);
2851
2852     fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> {
2853         let res = match (self.left.peek(), self.right.peek()) {
2854             (Some(&(ref left_key, _)), Some(&(ref right_key, _))) => left_key.cmp(right_key),
2855             (Some(_), None) => Ordering::Less,
2856             (None, Some(_)) => Ordering::Greater,
2857             (None, None) => return None,
2858         };
2859
2860         // Check which elements comes first and only advance the corresponding iterator.
2861         // If two keys are equal, take the value from `right`.
2862         match res {
2863             Ordering::Less => self.left.next(),
2864             Ordering::Greater => self.right.next(),
2865             Ordering::Equal => {
2866                 self.left.next();
2867                 self.right.next()
2868             }
2869         }
2870     }
2871 }