]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/slice.rs
Rollup merge of #76728 - jyn514:rustdoc-extern-crate, r=ehuss
[rust.git] / library / alloc / src / slice.rs
1 //! A dynamically-sized view into a contiguous sequence, `[T]`.
2 //!
3 //! *[See also the slice primitive type](../../std/primitive.slice.html).*
4 //!
5 //! Slices are a view into a block of memory represented as a pointer and a
6 //! length.
7 //!
8 //! ```
9 //! // slicing a Vec
10 //! let vec = vec![1, 2, 3];
11 //! let int_slice = &vec[..];
12 //! // coercing an array to a slice
13 //! let str_slice: &[&str] = &["one", "two", "three"];
14 //! ```
15 //!
16 //! Slices are either mutable or shared. The shared slice type is `&[T]`,
17 //! while the mutable slice type is `&mut [T]`, where `T` represents the element
18 //! type. For example, you can mutate the block of memory that a mutable slice
19 //! points to:
20 //!
21 //! ```
22 //! let x = &mut [1, 2, 3];
23 //! x[1] = 7;
24 //! assert_eq!(x, &[1, 7, 3]);
25 //! ```
26 //!
27 //! Here are some of the things this module contains:
28 //!
29 //! ## Structs
30 //!
31 //! There are several structs that are useful for slices, such as [`Iter`], which
32 //! represents iteration over a slice.
33 //!
34 //! ## Trait Implementations
35 //!
36 //! There are several implementations of common traits for slices. Some examples
37 //! include:
38 //!
39 //! * [`Clone`]
40 //! * [`Eq`], [`Ord`] - for slices whose element type are [`Eq`] or [`Ord`].
41 //! * [`Hash`] - for slices whose element type is [`Hash`].
42 //!
43 //! ## Iteration
44 //!
45 //! The slices implement `IntoIterator`. The iterator yields references to the
46 //! slice elements.
47 //!
48 //! ```
49 //! let numbers = &[0, 1, 2];
50 //! for n in numbers {
51 //!     println!("{} is a number!", n);
52 //! }
53 //! ```
54 //!
55 //! The mutable slice yields mutable references to the elements:
56 //!
57 //! ```
58 //! let mut scores = [7, 8, 9];
59 //! for score in &mut scores[..] {
60 //!     *score += 1;
61 //! }
62 //! ```
63 //!
64 //! This iterator yields mutable references to the slice's elements, so while
65 //! the element type of the slice is `i32`, the element type of the iterator is
66 //! `&mut i32`.
67 //!
68 //! * [`.iter`] and [`.iter_mut`] are the explicit methods to return the default
69 //!   iterators.
70 //! * Further methods that return iterators are [`.split`], [`.splitn`],
71 //!   [`.chunks`], [`.windows`] and more.
72 //!
73 //! [`Hash`]: core::hash::Hash
74 //! [`.iter`]: ../../std/primitive.slice.html#method.iter
75 //! [`.iter_mut`]: ../../std/primitive.slice.html#method.iter_mut
76 //! [`.split`]: ../../std/primitive.slice.html#method.split
77 //! [`.splitn`]: ../../std/primitive.slice.html#method.splitn
78 //! [`.chunks`]: ../../std/primitive.slice.html#method.chunks
79 //! [`.windows`]: ../../std/primitive.slice.html#method.windows
80 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
81 // Many of the usings in this module are only used in the test configuration.
82 // It's cleaner to just turn off the unused_imports warning than to fix them.
83 #![cfg_attr(test, allow(unused_imports, dead_code))]
84
85 use core::borrow::{Borrow, BorrowMut};
86 use core::cmp::Ordering::{self, Less};
87 use core::mem::{self, size_of};
88 use core::ptr;
89
90 use crate::borrow::ToOwned;
91 use crate::boxed::Box;
92 use crate::vec::Vec;
93
94 #[unstable(feature = "slice_check_range", issue = "76393")]
95 pub use core::slice::check_range;
96 #[unstable(feature = "array_chunks", issue = "74985")]
97 pub use core::slice::ArrayChunks;
98 #[unstable(feature = "array_chunks", issue = "74985")]
99 pub use core::slice::ArrayChunksMut;
100 #[unstable(feature = "array_windows", issue = "75027")]
101 pub use core::slice::ArrayWindows;
102 #[stable(feature = "slice_get_slice", since = "1.28.0")]
103 pub use core::slice::SliceIndex;
104 #[stable(feature = "from_ref", since = "1.28.0")]
105 pub use core::slice::{from_mut, from_ref};
106 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
107 pub use core::slice::{from_raw_parts, from_raw_parts_mut};
108 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
109 pub use core::slice::{Chunks, Windows};
110 #[stable(feature = "chunks_exact", since = "1.31.0")]
111 pub use core::slice::{ChunksExact, ChunksExactMut};
112 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
113 pub use core::slice::{ChunksMut, Split, SplitMut};
114 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
115 pub use core::slice::{Iter, IterMut};
116 #[stable(feature = "rchunks", since = "1.31.0")]
117 pub use core::slice::{RChunks, RChunksExact, RChunksExactMut, RChunksMut};
118 #[stable(feature = "slice_rsplit", since = "1.27.0")]
119 pub use core::slice::{RSplit, RSplitMut};
120 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
121 pub use core::slice::{RSplitN, RSplitNMut, SplitN, SplitNMut};
122
123 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
124 // Basic slice extension methods
125 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
126
127 // HACK(japaric) needed for the implementation of `vec!` macro during testing
128 // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
129 #[cfg(test)]
130 pub use hack::into_vec;
131
132 // HACK(japaric) needed for the implementation of `Vec::clone` during testing
133 // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
134 #[cfg(test)]
135 pub use hack::to_vec;
136
137 // HACK(japaric): With cfg(test) `impl [T]` is not available, these three
138 // functions are actually methods that are in `impl [T]` but not in
139 // `core::slice::SliceExt` - we need to supply these functions for the
140 // `test_permutations` test
141 mod hack {
142     use crate::boxed::Box;
143     use crate::vec::Vec;
144
145     // We shouldn't add inline attribute to this since this is used in
146     // `vec!` macro mostly and causes perf regression. See #71204 for
147     // discussion and perf results.
148     pub fn into_vec<T>(b: Box<[T]>) -> Vec<T> {
149         unsafe {
150             let len = b.len();
151             let b = Box::into_raw(b);
152             Vec::from_raw_parts(b as *mut T, len, len)
153         }
154     }
155
156     #[inline]
157     pub fn to_vec<T>(s: &[T]) -> Vec<T>
158     where
159         T: Clone,
160     {
161         let mut vec = Vec::with_capacity(s.len());
162         vec.extend_from_slice(s);
163         vec
164     }
165 }
166
167 #[lang = "slice_alloc"]
168 #[cfg(not(test))]
169 impl<T> [T] {
170     /// Sorts the slice.
171     ///
172     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(n * log(n))` worst-case.
173     ///
174     /// When applicable, unstable sorting is preferred because it is generally faster than stable
175     /// sorting and it doesn't allocate auxiliary memory.
176     /// See [`sort_unstable`](#method.sort_unstable).
177     ///
178     /// # Current implementation
179     ///
180     /// The current algorithm is an adaptive, iterative merge sort inspired by
181     /// [timsort](https://en.wikipedia.org/wiki/Timsort).
182     /// It is designed to be very fast in cases where the slice is nearly sorted, or consists of
183     /// two or more sorted sequences concatenated one after another.
184     ///
185     /// Also, it allocates temporary storage half the size of `self`, but for short slices a
186     /// non-allocating insertion sort is used instead.
187     ///
188     /// # Examples
189     ///
190     /// ```
191     /// let mut v = [-5, 4, 1, -3, 2];
192     ///
193     /// v.sort();
194     /// assert!(v == [-5, -3, 1, 2, 4]);
195     /// ```
196     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
197     #[inline]
198     pub fn sort(&mut self)
199     where
200         T: Ord,
201     {
202         merge_sort(self, |a, b| a.lt(b));
203     }
204
205     /// Sorts the slice with a comparator function.
206     ///
207     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(n * log(n))` worst-case.
208     ///
209     /// The comparator function must define a total ordering for the elements in the slice. If
210     /// the ordering is not total, the order of the elements is unspecified. An order is a
211     /// total order if it is (for all `a`, `b` and `c`):
212     ///
213     /// * total and antisymmetric: exactly one of `a < b`, `a == b` or `a > b` is true, and
214     /// * transitive, `a < b` and `b < c` implies `a < c`. The same must hold for both `==` and `>`.
215     ///
216     /// For example, while [`f64`] doesn't implement [`Ord`] because `NaN != NaN`, we can use
217     /// `partial_cmp` as our sort function when we know the slice doesn't contain a `NaN`.
218     ///
219     /// ```
220     /// let mut floats = [5f64, 4.0, 1.0, 3.0, 2.0];
221     /// floats.sort_by(|a, b| a.partial_cmp(b).unwrap());
222     /// assert_eq!(floats, [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]);
223     /// ```
224     ///
225     /// When applicable, unstable sorting is preferred because it is generally faster than stable
226     /// sorting and it doesn't allocate auxiliary memory.
227     /// See [`sort_unstable_by`](#method.sort_unstable_by).
228     ///
229     /// # Current implementation
230     ///
231     /// The current algorithm is an adaptive, iterative merge sort inspired by
232     /// [timsort](https://en.wikipedia.org/wiki/Timsort).
233     /// It is designed to be very fast in cases where the slice is nearly sorted, or consists of
234     /// two or more sorted sequences concatenated one after another.
235     ///
236     /// Also, it allocates temporary storage half the size of `self`, but for short slices a
237     /// non-allocating insertion sort is used instead.
238     ///
239     /// # Examples
240     ///
241     /// ```
242     /// let mut v = [5, 4, 1, 3, 2];
243     /// v.sort_by(|a, b| a.cmp(b));
244     /// assert!(v == [1, 2, 3, 4, 5]);
245     ///
246     /// // reverse sorting
247     /// v.sort_by(|a, b| b.cmp(a));
248     /// assert!(v == [5, 4, 3, 2, 1]);
249     /// ```
250     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
251     #[inline]
252     pub fn sort_by<F>(&mut self, mut compare: F)
253     where
254         F: FnMut(&T, &T) -> Ordering,
255     {
256         merge_sort(self, |a, b| compare(a, b) == Less);
257     }
258
259     /// Sorts the slice with a key extraction function.
260     ///
261     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(m * n * log(n))`
262     /// worst-case, where the key function is `O(m)`.
263     ///
264     /// For expensive key functions (e.g. functions that are not simple property accesses or
265     /// basic operations), [`sort_by_cached_key`](#method.sort_by_cached_key) is likely to be
266     /// significantly faster, as it does not recompute element keys.
267     ///
268     /// When applicable, unstable sorting is preferred because it is generally faster than stable
269     /// sorting and it doesn't allocate auxiliary memory.
270     /// See [`sort_unstable_by_key`](#method.sort_unstable_by_key).
271     ///
272     /// # Current implementation
273     ///
274     /// The current algorithm is an adaptive, iterative merge sort inspired by
275     /// [timsort](https://en.wikipedia.org/wiki/Timsort).
276     /// It is designed to be very fast in cases where the slice is nearly sorted, or consists of
277     /// two or more sorted sequences concatenated one after another.
278     ///
279     /// Also, it allocates temporary storage half the size of `self`, but for short slices a
280     /// non-allocating insertion sort is used instead.
281     ///
282     /// # Examples
283     ///
284     /// ```
285     /// let mut v = [-5i32, 4, 1, -3, 2];
286     ///
287     /// v.sort_by_key(|k| k.abs());
288     /// assert!(v == [1, 2, -3, 4, -5]);
289     /// ```
290     #[stable(feature = "slice_sort_by_key", since = "1.7.0")]
291     #[inline]
292     pub fn sort_by_key<K, F>(&mut self, mut f: F)
293     where
294         F: FnMut(&T) -> K,
295         K: Ord,
296     {
297         merge_sort(self, |a, b| f(a).lt(&f(b)));
298     }
299
300     /// Sorts the slice with a key extraction function.
301     ///
302     /// During sorting, the key function is called only once per element.
303     ///
304     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(m * n + n * log(n))`
305     /// worst-case, where the key function is `O(m)`.
306     ///
307     /// For simple key functions (e.g., functions that are property accesses or
308     /// basic operations), [`sort_by_key`](#method.sort_by_key) is likely to be
309     /// faster.
310     ///
311     /// # Current implementation
312     ///
313     /// The current algorithm is based on [pattern-defeating quicksort][pdqsort] by Orson Peters,
314     /// which combines the fast average case of randomized quicksort with the fast worst case of
315     /// heapsort, while achieving linear time on slices with certain patterns. It uses some
316     /// randomization to avoid degenerate cases, but with a fixed seed to always provide
317     /// deterministic behavior.
318     ///
319     /// In the worst case, the algorithm allocates temporary storage in a `Vec<(K, usize)>` the
320     /// length of the slice.
321     ///
322     /// # Examples
323     ///
324     /// ```
325     /// let mut v = [-5i32, 4, 32, -3, 2];
326     ///
327     /// v.sort_by_cached_key(|k| k.to_string());
328     /// assert!(v == [-3, -5, 2, 32, 4]);
329     /// ```
330     ///
331     /// [pdqsort]: https://github.com/orlp/pdqsort
332     #[stable(feature = "slice_sort_by_cached_key", since = "1.34.0")]
333     #[inline]
334     pub fn sort_by_cached_key<K, F>(&mut self, f: F)
335     where
336         F: FnMut(&T) -> K,
337         K: Ord,
338     {
339         // Helper macro for indexing our vector by the smallest possible type, to reduce allocation.
340         macro_rules! sort_by_key {
341             ($t:ty, $slice:ident, $f:ident) => {{
342                 let mut indices: Vec<_> =
343                     $slice.iter().map($f).enumerate().map(|(i, k)| (k, i as $t)).collect();
344                 // The elements of `indices` are unique, as they are indexed, so any sort will be
345                 // stable with respect to the original slice. We use `sort_unstable` here because
346                 // it requires less memory allocation.
347                 indices.sort_unstable();
348                 for i in 0..$slice.len() {
349                     let mut index = indices[i].1;
350                     while (index as usize) < i {
351                         index = indices[index as usize].1;
352                     }
353                     indices[i].1 = index;
354                     $slice.swap(i, index as usize);
355                 }
356             }};
357         }
358
359         let sz_u8 = mem::size_of::<(K, u8)>();
360         let sz_u16 = mem::size_of::<(K, u16)>();
361         let sz_u32 = mem::size_of::<(K, u32)>();
362         let sz_usize = mem::size_of::<(K, usize)>();
363
364         let len = self.len();
365         if len < 2 {
366             return;
367         }
368         if sz_u8 < sz_u16 && len <= (u8::MAX as usize) {
369             return sort_by_key!(u8, self, f);
370         }
371         if sz_u16 < sz_u32 && len <= (u16::MAX as usize) {
372             return sort_by_key!(u16, self, f);
373         }
374         if sz_u32 < sz_usize && len <= (u32::MAX as usize) {
375             return sort_by_key!(u32, self, f);
376         }
377         sort_by_key!(usize, self, f)
378     }
379
380     /// Copies `self` into a new `Vec`.
381     ///
382     /// # Examples
383     ///
384     /// ```
385     /// let s = [10, 40, 30];
386     /// let x = s.to_vec();
387     /// // Here, `s` and `x` can be modified independently.
388     /// ```
389     #[rustc_conversion_suggestion]
390     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
391     #[inline]
392     pub fn to_vec(&self) -> Vec<T>
393     where
394         T: Clone,
395     {
396         // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
397         hack::to_vec(self)
398     }
399
400     /// Converts `self` into a vector without clones or allocation.
401     ///
402     /// The resulting vector can be converted back into a box via
403     /// `Vec<T>`'s `into_boxed_slice` method.
404     ///
405     /// # Examples
406     ///
407     /// ```
408     /// let s: Box<[i32]> = Box::new([10, 40, 30]);
409     /// let x = s.into_vec();
410     /// // `s` cannot be used anymore because it has been converted into `x`.
411     ///
412     /// assert_eq!(x, vec![10, 40, 30]);
413     /// ```
414     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
415     #[inline]
416     pub fn into_vec(self: Box<Self>) -> Vec<T> {
417         // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
418         hack::into_vec(self)
419     }
420
421     /// Creates a vector by repeating a slice `n` times.
422     ///
423     /// # Panics
424     ///
425     /// This function will panic if the capacity would overflow.
426     ///
427     /// # Examples
428     ///
429     /// Basic usage:
430     ///
431     /// ```
432     /// assert_eq!([1, 2].repeat(3), vec![1, 2, 1, 2, 1, 2]);
433     /// ```
434     ///
435     /// A panic upon overflow:
436     ///
437     /// ```should_panic
438     /// // this will panic at runtime
439     /// b"0123456789abcdef".repeat(usize::MAX);
440     /// ```
441     #[stable(feature = "repeat_generic_slice", since = "1.40.0")]
442     pub fn repeat(&self, n: usize) -> Vec<T>
443     where
444         T: Copy,
445     {
446         if n == 0 {
447             return Vec::new();
448         }
449
450         // If `n` is larger than zero, it can be split as
451         // `n = 2^expn + rem (2^expn > rem, expn >= 0, rem >= 0)`.
452         // `2^expn` is the number represented by the leftmost '1' bit of `n`,
453         // and `rem` is the remaining part of `n`.
454
455         // Using `Vec` to access `set_len()`.
456         let capacity = self.len().checked_mul(n).expect("capacity overflow");
457         let mut buf = Vec::with_capacity(capacity);
458
459         // `2^expn` repetition is done by doubling `buf` `expn`-times.
460         buf.extend(self);
461         {
462             let mut m = n >> 1;
463             // If `m > 0`, there are remaining bits up to the leftmost '1'.
464             while m > 0 {
465                 // `buf.extend(buf)`:
466                 unsafe {
467                     ptr::copy_nonoverlapping(
468                         buf.as_ptr(),
469                         (buf.as_mut_ptr() as *mut T).add(buf.len()),
470                         buf.len(),
471                     );
472                     // `buf` has capacity of `self.len() * n`.
473                     let buf_len = buf.len();
474                     buf.set_len(buf_len * 2);
475                 }
476
477                 m >>= 1;
478             }
479         }
480
481         // `rem` (`= n - 2^expn`) repetition is done by copying
482         // first `rem` repetitions from `buf` itself.
483         let rem_len = capacity - buf.len(); // `self.len() * rem`
484         if rem_len > 0 {
485             // `buf.extend(buf[0 .. rem_len])`:
486             unsafe {
487                 // This is non-overlapping since `2^expn > rem`.
488                 ptr::copy_nonoverlapping(
489                     buf.as_ptr(),
490                     (buf.as_mut_ptr() as *mut T).add(buf.len()),
491                     rem_len,
492                 );
493                 // `buf.len() + rem_len` equals to `buf.capacity()` (`= self.len() * n`).
494                 buf.set_len(capacity);
495             }
496         }
497         buf
498     }
499
500     /// Flattens a slice of `T` into a single value `Self::Output`.
501     ///
502     /// # Examples
503     ///
504     /// ```
505     /// assert_eq!(["hello", "world"].concat(), "helloworld");
506     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].concat(), [1, 2, 3, 4]);
507     /// ```
508     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
509     pub fn concat<Item: ?Sized>(&self) -> <Self as Concat<Item>>::Output
510     where
511         Self: Concat<Item>,
512     {
513         Concat::concat(self)
514     }
515
516     /// Flattens a slice of `T` into a single value `Self::Output`, placing a
517     /// given separator between each.
518     ///
519     /// # Examples
520     ///
521     /// ```
522     /// assert_eq!(["hello", "world"].join(" "), "hello world");
523     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].join(&0), [1, 2, 0, 3, 4]);
524     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].join(&[0, 0][..]), [1, 2, 0, 0, 3, 4]);
525     /// ```
526     #[stable(feature = "rename_connect_to_join", since = "1.3.0")]
527     pub fn join<Separator>(&self, sep: Separator) -> <Self as Join<Separator>>::Output
528     where
529         Self: Join<Separator>,
530     {
531         Join::join(self, sep)
532     }
533
534     /// Flattens a slice of `T` into a single value `Self::Output`, placing a
535     /// given separator between each.
536     ///
537     /// # Examples
538     ///
539     /// ```
540     /// # #![allow(deprecated)]
541     /// assert_eq!(["hello", "world"].connect(" "), "hello world");
542     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].connect(&0), [1, 2, 0, 3, 4]);
543     /// ```
544     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
545     #[rustc_deprecated(since = "1.3.0", reason = "renamed to join")]
546     pub fn connect<Separator>(&self, sep: Separator) -> <Self as Join<Separator>>::Output
547     where
548         Self: Join<Separator>,
549     {
550         Join::join(self, sep)
551     }
552 }
553
554 #[lang = "slice_u8_alloc"]
555 #[cfg(not(test))]
556 impl [u8] {
557     /// Returns a vector containing a copy of this slice where each byte
558     /// is mapped to its ASCII upper case equivalent.
559     ///
560     /// ASCII letters 'a' to 'z' are mapped to 'A' to 'Z',
561     /// but non-ASCII letters are unchanged.
562     ///
563     /// To uppercase the value in-place, use [`make_ascii_uppercase`].
564     ///
565     /// [`make_ascii_uppercase`]: u8::make_ascii_uppercase
566     #[stable(feature = "ascii_methods_on_intrinsics", since = "1.23.0")]
567     #[inline]
568     pub fn to_ascii_uppercase(&self) -> Vec<u8> {
569         let mut me = self.to_vec();
570         me.make_ascii_uppercase();
571         me
572     }
573
574     /// Returns a vector containing a copy of this slice where each byte
575     /// is mapped to its ASCII lower case equivalent.
576     ///
577     /// ASCII letters 'A' to 'Z' are mapped to 'a' to 'z',
578     /// but non-ASCII letters are unchanged.
579     ///
580     /// To lowercase the value in-place, use [`make_ascii_lowercase`].
581     ///
582     /// [`make_ascii_lowercase`]: u8::make_ascii_lowercase
583     #[stable(feature = "ascii_methods_on_intrinsics", since = "1.23.0")]
584     #[inline]
585     pub fn to_ascii_lowercase(&self) -> Vec<u8> {
586         let mut me = self.to_vec();
587         me.make_ascii_lowercase();
588         me
589     }
590 }
591
592 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
593 // Extension traits for slices over specific kinds of data
594 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
595
596 /// Helper trait for [`[T]::concat`](../../std/primitive.slice.html#method.concat).
597 ///
598 /// Note: the `Item` type parameter is not used in this trait,
599 /// but it allows impls to be more generic.
600 /// Without it, we get this error:
601 ///
602 /// ```error
603 /// error[E0207]: the type parameter `T` is not constrained by the impl trait, self type, or predica
604 ///    --> src/liballoc/slice.rs:608:6
605 ///     |
606 /// 608 | impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Concat for [V] {
607 ///     |      ^ unconstrained type parameter
608 /// ```
609 ///
610 /// This is because there could exist `V` types with multiple `Borrow<[_]>` impls,
611 /// such that multiple `T` types would apply:
612 ///
613 /// ```
614 /// # #[allow(dead_code)]
615 /// pub struct Foo(Vec<u32>, Vec<String>);
616 ///
617 /// impl std::borrow::Borrow<[u32]> for Foo {
618 ///     fn borrow(&self) -> &[u32] { &self.0 }
619 /// }
620 ///
621 /// impl std::borrow::Borrow<[String]> for Foo {
622 ///     fn borrow(&self) -> &[String] { &self.1 }
623 /// }
624 /// ```
625 #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
626 pub trait Concat<Item: ?Sized> {
627     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
628     /// The resulting type after concatenation
629     type Output;
630
631     /// Implementation of [`[T]::concat`](../../std/primitive.slice.html#method.concat)
632     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
633     fn concat(slice: &Self) -> Self::Output;
634 }
635
636 /// Helper trait for [`[T]::join`](../../std/primitive.slice.html#method.join)
637 #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
638 pub trait Join<Separator> {
639     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
640     /// The resulting type after concatenation
641     type Output;
642
643     /// Implementation of [`[T]::join`](../../std/primitive.slice.html#method.join)
644     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
645     fn join(slice: &Self, sep: Separator) -> Self::Output;
646 }
647
648 #[unstable(feature = "slice_concat_ext", issue = "27747")]
649 impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Concat<T> for [V] {
650     type Output = Vec<T>;
651
652     fn concat(slice: &Self) -> Vec<T> {
653         let size = slice.iter().map(|slice| slice.borrow().len()).sum();
654         let mut result = Vec::with_capacity(size);
655         for v in slice {
656             result.extend_from_slice(v.borrow())
657         }
658         result
659     }
660 }
661
662 #[unstable(feature = "slice_concat_ext", issue = "27747")]
663 impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Join<&T> for [V] {
664     type Output = Vec<T>;
665
666     fn join(slice: &Self, sep: &T) -> Vec<T> {
667         let mut iter = slice.iter();
668         let first = match iter.next() {
669             Some(first) => first,
670             None => return vec![],
671         };
672         let size = slice.iter().map(|v| v.borrow().len()).sum::<usize>() + slice.len() - 1;
673         let mut result = Vec::with_capacity(size);
674         result.extend_from_slice(first.borrow());
675
676         for v in iter {
677             result.push(sep.clone());
678             result.extend_from_slice(v.borrow())
679         }
680         result
681     }
682 }
683
684 #[unstable(feature = "slice_concat_ext", issue = "27747")]
685 impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Join<&[T]> for [V] {
686     type Output = Vec<T>;
687
688     fn join(slice: &Self, sep: &[T]) -> Vec<T> {
689         let mut iter = slice.iter();
690         let first = match iter.next() {
691             Some(first) => first,
692             None => return vec![],
693         };
694         let size =
695             slice.iter().map(|v| v.borrow().len()).sum::<usize>() + sep.len() * (slice.len() - 1);
696         let mut result = Vec::with_capacity(size);
697         result.extend_from_slice(first.borrow());
698
699         for v in iter {
700             result.extend_from_slice(sep);
701             result.extend_from_slice(v.borrow())
702         }
703         result
704     }
705 }
706
707 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
708 // Standard trait implementations for slices
709 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
710
711 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
712 impl<T> Borrow<[T]> for Vec<T> {
713     fn borrow(&self) -> &[T] {
714         &self[..]
715     }
716 }
717
718 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
719 impl<T> BorrowMut<[T]> for Vec<T> {
720     fn borrow_mut(&mut self) -> &mut [T] {
721         &mut self[..]
722     }
723 }
724
725 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
726 impl<T: Clone> ToOwned for [T] {
727     type Owned = Vec<T>;
728     #[cfg(not(test))]
729     fn to_owned(&self) -> Vec<T> {
730         self.to_vec()
731     }
732
733     #[cfg(test)]
734     fn to_owned(&self) -> Vec<T> {
735         hack::to_vec(self)
736     }
737
738     fn clone_into(&self, target: &mut Vec<T>) {
739         // drop anything in target that will not be overwritten
740         target.truncate(self.len());
741
742         // target.len <= self.len due to the truncate above, so the
743         // slices here are always in-bounds.
744         let (init, tail) = self.split_at(target.len());
745
746         // reuse the contained values' allocations/resources.
747         target.clone_from_slice(init);
748         target.extend_from_slice(tail);
749     }
750 }
751
752 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
753 // Sorting
754 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
755
756 /// Inserts `v[0]` into pre-sorted sequence `v[1..]` so that whole `v[..]` becomes sorted.
757 ///
758 /// This is the integral subroutine of insertion sort.
759 fn insert_head<T, F>(v: &mut [T], is_less: &mut F)
760 where
761     F: FnMut(&T, &T) -> bool,
762 {
763     if v.len() >= 2 && is_less(&v[1], &v[0]) {
764         unsafe {
765             // There are three ways to implement insertion here:
766             //
767             // 1. Swap adjacent elements until the first one gets to its final destination.
768             //    However, this way we copy data around more than is necessary. If elements are big
769             //    structures (costly to copy), this method will be slow.
770             //
771             // 2. Iterate until the right place for the first element is found. Then shift the
772             //    elements succeeding it to make room for it and finally place it into the
773             //    remaining hole. This is a good method.
774             //
775             // 3. Copy the first element into a temporary variable. Iterate until the right place
776             //    for it is found. As we go along, copy every traversed element into the slot
777             //    preceding it. Finally, copy data from the temporary variable into the remaining
778             //    hole. This method is very good. Benchmarks demonstrated slightly better
779             //    performance than with the 2nd method.
780             //
781             // All methods were benchmarked, and the 3rd showed best results. So we chose that one.
782             let mut tmp = mem::ManuallyDrop::new(ptr::read(&v[0]));
783
784             // Intermediate state of the insertion process is always tracked by `hole`, which
785             // serves two purposes:
786             // 1. Protects integrity of `v` from panics in `is_less`.
787             // 2. Fills the remaining hole in `v` in the end.
788             //
789             // Panic safety:
790             //
791             // If `is_less` panics at any point during the process, `hole` will get dropped and
792             // fill the hole in `v` with `tmp`, thus ensuring that `v` still holds every object it
793             // initially held exactly once.
794             let mut hole = InsertionHole { src: &mut *tmp, dest: &mut v[1] };
795             ptr::copy_nonoverlapping(&v[1], &mut v[0], 1);
796
797             for i in 2..v.len() {
798                 if !is_less(&v[i], &*tmp) {
799                     break;
800                 }
801                 ptr::copy_nonoverlapping(&v[i], &mut v[i - 1], 1);
802                 hole.dest = &mut v[i];
803             }
804             // `hole` gets dropped and thus copies `tmp` into the remaining hole in `v`.
805         }
806     }
807
808     // When dropped, copies from `src` into `dest`.
809     struct InsertionHole<T> {
810         src: *mut T,
811         dest: *mut T,
812     }
813
814     impl<T> Drop for InsertionHole<T> {
815         fn drop(&mut self) {
816             unsafe {
817                 ptr::copy_nonoverlapping(self.src, self.dest, 1);
818             }
819         }
820     }
821 }
822
823 /// Merges non-decreasing runs `v[..mid]` and `v[mid..]` using `buf` as temporary storage, and
824 /// stores the result into `v[..]`.
825 ///
826 /// # Safety
827 ///
828 /// The two slices must be non-empty and `mid` must be in bounds. Buffer `buf` must be long enough
829 /// to hold a copy of the shorter slice. Also, `T` must not be a zero-sized type.
830 unsafe fn merge<T, F>(v: &mut [T], mid: usize, buf: *mut T, is_less: &mut F)
831 where
832     F: FnMut(&T, &T) -> bool,
833 {
834     let len = v.len();
835     let v = v.as_mut_ptr();
836     let (v_mid, v_end) = unsafe { (v.add(mid), v.add(len)) };
837
838     // The merge process first copies the shorter run into `buf`. Then it traces the newly copied
839     // run and the longer run forwards (or backwards), comparing their next unconsumed elements and
840     // copying the lesser (or greater) one into `v`.
841     //
842     // As soon as the shorter run is fully consumed, the process is done. If the longer run gets
843     // consumed first, then we must copy whatever is left of the shorter run into the remaining
844     // hole in `v`.
845     //
846     // Intermediate state of the process is always tracked by `hole`, which serves two purposes:
847     // 1. Protects integrity of `v` from panics in `is_less`.
848     // 2. Fills the remaining hole in `v` if the longer run gets consumed first.
849     //
850     // Panic safety:
851     //
852     // If `is_less` panics at any point during the process, `hole` will get dropped and fill the
853     // hole in `v` with the unconsumed range in `buf`, thus ensuring that `v` still holds every
854     // object it initially held exactly once.
855     let mut hole;
856
857     if mid <= len - mid {
858         // The left run is shorter.
859         unsafe {
860             ptr::copy_nonoverlapping(v, buf, mid);
861             hole = MergeHole { start: buf, end: buf.add(mid), dest: v };
862         }
863
864         // Initially, these pointers point to the beginnings of their arrays.
865         let left = &mut hole.start;
866         let mut right = v_mid;
867         let out = &mut hole.dest;
868
869         while *left < hole.end && right < v_end {
870             // Consume the lesser side.
871             // If equal, prefer the left run to maintain stability.
872             unsafe {
873                 let to_copy = if is_less(&*right, &**left) {
874                     get_and_increment(&mut right)
875                 } else {
876                     get_and_increment(left)
877                 };
878                 ptr::copy_nonoverlapping(to_copy, get_and_increment(out), 1);
879             }
880         }
881     } else {
882         // The right run is shorter.
883         unsafe {
884             ptr::copy_nonoverlapping(v_mid, buf, len - mid);
885             hole = MergeHole { start: buf, end: buf.add(len - mid), dest: v_mid };
886         }
887
888         // Initially, these pointers point past the ends of their arrays.
889         let left = &mut hole.dest;
890         let right = &mut hole.end;
891         let mut out = v_end;
892
893         while v < *left && buf < *right {
894             // Consume the greater side.
895             // If equal, prefer the right run to maintain stability.
896             unsafe {
897                 let to_copy = if is_less(&*right.offset(-1), &*left.offset(-1)) {
898                     decrement_and_get(left)
899                 } else {
900                     decrement_and_get(right)
901                 };
902                 ptr::copy_nonoverlapping(to_copy, decrement_and_get(&mut out), 1);
903             }
904         }
905     }
906     // Finally, `hole` gets dropped. If the shorter run was not fully consumed, whatever remains of
907     // it will now be copied into the hole in `v`.
908
909     unsafe fn get_and_increment<T>(ptr: &mut *mut T) -> *mut T {
910         let old = *ptr;
911         *ptr = unsafe { ptr.offset(1) };
912         old
913     }
914
915     unsafe fn decrement_and_get<T>(ptr: &mut *mut T) -> *mut T {
916         *ptr = unsafe { ptr.offset(-1) };
917         *ptr
918     }
919
920     // When dropped, copies the range `start..end` into `dest..`.
921     struct MergeHole<T> {
922         start: *mut T,
923         end: *mut T,
924         dest: *mut T,
925     }
926
927     impl<T> Drop for MergeHole<T> {
928         fn drop(&mut self) {
929             // `T` is not a zero-sized type, so it's okay to divide by its size.
930             let len = (self.end as usize - self.start as usize) / mem::size_of::<T>();
931             unsafe {
932                 ptr::copy_nonoverlapping(self.start, self.dest, len);
933             }
934         }
935     }
936 }
937
938 /// This merge sort borrows some (but not all) ideas from TimSort, which is described in detail
939 /// [here](http://svn.python.org/projects/python/trunk/Objects/listsort.txt).
940 ///
941 /// The algorithm identifies strictly descending and non-descending subsequences, which are called
942 /// natural runs. There is a stack of pending runs yet to be merged. Each newly found run is pushed
943 /// onto the stack, and then some pairs of adjacent runs are merged until these two invariants are
944 /// satisfied:
945 ///
946 /// 1. for every `i` in `1..runs.len()`: `runs[i - 1].len > runs[i].len`
947 /// 2. for every `i` in `2..runs.len()`: `runs[i - 2].len > runs[i - 1].len + runs[i].len`
948 ///
949 /// The invariants ensure that the total running time is `O(n * log(n))` worst-case.
950 fn merge_sort<T, F>(v: &mut [T], mut is_less: F)
951 where
952     F: FnMut(&T, &T) -> bool,
953 {
954     // Slices of up to this length get sorted using insertion sort.
955     const MAX_INSERTION: usize = 20;
956     // Very short runs are extended using insertion sort to span at least this many elements.
957     const MIN_RUN: usize = 10;
958
959     // Sorting has no meaningful behavior on zero-sized types.
960     if size_of::<T>() == 0 {
961         return;
962     }
963
964     let len = v.len();
965
966     // Short arrays get sorted in-place via insertion sort to avoid allocations.
967     if len <= MAX_INSERTION {
968         if len >= 2 {
969             for i in (0..len - 1).rev() {
970                 insert_head(&mut v[i..], &mut is_less);
971             }
972         }
973         return;
974     }
975
976     // Allocate a buffer to use as scratch memory. We keep the length 0 so we can keep in it
977     // shallow copies of the contents of `v` without risking the dtors running on copies if
978     // `is_less` panics. When merging two sorted runs, this buffer holds a copy of the shorter run,
979     // which will always have length at most `len / 2`.
980     let mut buf = Vec::with_capacity(len / 2);
981
982     // In order to identify natural runs in `v`, we traverse it backwards. That might seem like a
983     // strange decision, but consider the fact that merges more often go in the opposite direction
984     // (forwards). According to benchmarks, merging forwards is slightly faster than merging
985     // backwards. To conclude, identifying runs by traversing backwards improves performance.
986     let mut runs = vec![];
987     let mut end = len;
988     while end > 0 {
989         // Find the next natural run, and reverse it if it's strictly descending.
990         let mut start = end - 1;
991         if start > 0 {
992             start -= 1;
993             unsafe {
994                 if is_less(v.get_unchecked(start + 1), v.get_unchecked(start)) {
995                     while start > 0 && is_less(v.get_unchecked(start), v.get_unchecked(start - 1)) {
996                         start -= 1;
997                     }
998                     v[start..end].reverse();
999                 } else {
1000                     while start > 0 && !is_less(v.get_unchecked(start), v.get_unchecked(start - 1))
1001                     {
1002                         start -= 1;
1003                     }
1004                 }
1005             }
1006         }
1007
1008         // Insert some more elements into the run if it's too short. Insertion sort is faster than
1009         // merge sort on short sequences, so this significantly improves performance.
1010         while start > 0 && end - start < MIN_RUN {
1011             start -= 1;
1012             insert_head(&mut v[start..end], &mut is_less);
1013         }
1014
1015         // Push this run onto the stack.
1016         runs.push(Run { start, len: end - start });
1017         end = start;
1018
1019         // Merge some pairs of adjacent runs to satisfy the invariants.
1020         while let Some(r) = collapse(&runs) {
1021             let left = runs[r + 1];
1022             let right = runs[r];
1023             unsafe {
1024                 merge(
1025                     &mut v[left.start..right.start + right.len],
1026                     left.len,
1027                     buf.as_mut_ptr(),
1028                     &mut is_less,
1029                 );
1030             }
1031             runs[r] = Run { start: left.start, len: left.len + right.len };
1032             runs.remove(r + 1);
1033         }
1034     }
1035
1036     // Finally, exactly one run must remain in the stack.
1037     debug_assert!(runs.len() == 1 && runs[0].start == 0 && runs[0].len == len);
1038
1039     // Examines the stack of runs and identifies the next pair of runs to merge. More specifically,
1040     // if `Some(r)` is returned, that means `runs[r]` and `runs[r + 1]` must be merged next. If the
1041     // algorithm should continue building a new run instead, `None` is returned.
1042     //
1043     // TimSort is infamous for its buggy implementations, as described here:
1044     // http://envisage-project.eu/timsort-specification-and-verification/
1045     //
1046     // The gist of the story is: we must enforce the invariants on the top four runs on the stack.
1047     // Enforcing them on just top three is not sufficient to ensure that the invariants will still
1048     // hold for *all* runs in the stack.
1049     //
1050     // This function correctly checks invariants for the top four runs. Additionally, if the top
1051     // run starts at index 0, it will always demand a merge operation until the stack is fully
1052     // collapsed, in order to complete the sort.
1053     #[inline]
1054     fn collapse(runs: &[Run]) -> Option<usize> {
1055         let n = runs.len();
1056         if n >= 2
1057             && (runs[n - 1].start == 0
1058                 || runs[n - 2].len <= runs[n - 1].len
1059                 || (n >= 3 && runs[n - 3].len <= runs[n - 2].len + runs[n - 1].len)
1060                 || (n >= 4 && runs[n - 4].len <= runs[n - 3].len + runs[n - 2].len))
1061         {
1062             if n >= 3 && runs[n - 3].len < runs[n - 1].len { Some(n - 3) } else { Some(n - 2) }
1063         } else {
1064             None
1065         }
1066     }
1067
1068     #[derive(Clone, Copy)]
1069     struct Run {
1070         start: usize,
1071         len: usize,
1072     }
1073 }