]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/liballoc/slice.rs
Update src/liballoc/slice.rs
[rust.git] / src / liballoc / 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 //! [`Clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html
74 //! [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
75 //! [`Ord`]: ../../std/cmp/trait.Ord.html
76 //! [`Iter`]: struct.Iter.html
77 //! [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
78 //! [`.iter`]: ../../std/primitive.slice.html#method.iter
79 //! [`.iter_mut`]: ../../std/primitive.slice.html#method.iter_mut
80 //! [`.split`]: ../../std/primitive.slice.html#method.split
81 //! [`.splitn`]: ../../std/primitive.slice.html#method.splitn
82 //! [`.chunks`]: ../../std/primitive.slice.html#method.chunks
83 //! [`.windows`]: ../../std/primitive.slice.html#method.windows
84 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
85
86 // Many of the usings in this module are only used in the test configuration.
87 // It's cleaner to just turn off the unused_imports warning than to fix them.
88 #![cfg_attr(test, allow(unused_imports, dead_code))]
89
90 use core::borrow::{Borrow, BorrowMut};
91 use core::cmp::Ordering::{self, Less};
92 use core::mem::{self, size_of};
93 use core::ptr;
94 use core::{u8, u16, u32};
95
96 use crate::borrow::ToOwned;
97 use crate::boxed::Box;
98 use crate::vec::Vec;
99
100 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
101 pub use core::slice::{Chunks, Windows};
102 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
103 pub use core::slice::{Iter, IterMut};
104 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
105 pub use core::slice::{SplitMut, ChunksMut, Split};
106 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
107 pub use core::slice::{SplitN, RSplitN, SplitNMut, RSplitNMut};
108 #[stable(feature = "slice_rsplit", since = "1.27.0")]
109 pub use core::slice::{RSplit, RSplitMut};
110 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
111 pub use core::slice::{from_raw_parts, from_raw_parts_mut};
112 #[stable(feature = "from_ref", since = "1.28.0")]
113 pub use core::slice::{from_ref, from_mut};
114 #[stable(feature = "slice_get_slice", since = "1.28.0")]
115 pub use core::slice::SliceIndex;
116 #[stable(feature = "chunks_exact", since = "1.31.0")]
117 pub use core::slice::{ChunksExact, ChunksExactMut};
118 #[stable(feature = "rchunks", since = "1.31.0")]
119 pub use core::slice::{RChunks, RChunksMut, RChunksExact, RChunksExactMut};
120
121 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
122 // Basic slice extension methods
123 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
124
125 // HACK(japaric) needed for the implementation of `vec!` macro during testing
126 // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
127 #[cfg(test)]
128 pub use hack::into_vec;
129
130 // HACK(japaric) needed for the implementation of `Vec::clone` during testing
131 // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
132 #[cfg(test)]
133 pub use hack::to_vec;
134
135 // HACK(japaric): With cfg(test) `impl [T]` is not available, these three
136 // functions are actually methods that are in `impl [T]` but not in
137 // `core::slice::SliceExt` - we need to supply these functions for the
138 // `test_permutations` test
139 mod hack {
140     use crate::boxed::Box;
141     use crate::vec::Vec;
142     #[cfg(test)]
143     use crate::string::ToString;
144
145     pub fn into_vec<T>(b: Box<[T]>) -> Vec<T> {
146         unsafe {
147             let len = b.len();
148             let b = Box::into_raw(b);
149             let xs = Vec::from_raw_parts(b as *mut T, len, len);
150             xs
151         }
152     }
153
154     #[inline]
155     pub fn to_vec<T>(s: &[T]) -> Vec<T>
156         where T: Clone
157     {
158         let mut vector = Vec::with_capacity(s.len());
159         vector.extend_from_slice(s);
160         vector
161     }
162 }
163
164 #[lang = "slice_alloc"]
165 #[cfg(not(test))]
166 impl<T> [T] {
167     /// Sorts the slice.
168     ///
169     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(n log n)` worst-case.
170     ///
171     /// When applicable, unstable sorting is preferred because it is generally faster than stable
172     /// sorting and it doesn't allocate auxiliary memory.
173     /// See [`sort_unstable`](#method.sort_unstable).
174     ///
175     /// # Current implementation
176     ///
177     /// The current algorithm is an adaptive, iterative merge sort inspired by
178     /// [timsort](https://en.wikipedia.org/wiki/Timsort).
179     /// It is designed to be very fast in cases where the slice is nearly sorted, or consists of
180     /// two or more sorted sequences concatenated one after another.
181     ///
182     /// Also, it allocates temporary storage half the size of `self`, but for short slices a
183     /// non-allocating insertion sort is used instead.
184     ///
185     /// # Examples
186     ///
187     /// ```
188     /// let mut v = [-5, 4, 1, -3, 2];
189     ///
190     /// v.sort();
191     /// assert!(v == [-5, -3, 1, 2, 4]);
192     /// ```
193     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
194     #[inline]
195     pub fn sort(&mut self)
196         where T: Ord
197     {
198         merge_sort(self, |a, b| a.lt(b));
199     }
200
201     /// Sorts the slice with a comparator function.
202     ///
203     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(n log n)` worst-case.
204     ///
205     /// The comparator function must define a total ordering for the elements in the slice. If
206     /// the ordering is not total, the order of the elements is unspecified. An order is a
207     /// total order if it is (for all `a`, `b` and `c`):
208     ///
209     /// * total and antisymmetric: exactly one of `a < b`, `a == b` or `a > b` is true, and
210     /// * transitive, `a < b` and `b < c` implies `a < c`. The same must hold for both `==` and `>`.
211     ///
212     /// For example, while [`f64`] doesn't implement [`Ord`] because `NaN != NaN`, we can use
213     /// `partial_cmp` as our sort function when we know the slice doesn't contain a `NaN`.
214     ///
215     /// ```
216     /// let mut floats = [5f64, 4.0, 1.0, 3.0, 2.0];
217     /// floats.sort_by(|a, b| a.partial_cmp(b).unwrap());
218     /// assert_eq!(floats, [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]);
219     /// ```
220     ///
221     /// When applicable, unstable sorting is preferred because it is generally faster than stable
222     /// sorting and it doesn't allocate auxiliary memory.
223     /// See [`sort_unstable_by`](#method.sort_unstable_by).
224     ///
225     /// # Current implementation
226     ///
227     /// The current algorithm is an adaptive, iterative merge sort inspired by
228     /// [timsort](https://en.wikipedia.org/wiki/Timsort).
229     /// It is designed to be very fast in cases where the slice is nearly sorted, or consists of
230     /// two or more sorted sequences concatenated one after another.
231     ///
232     /// Also, it allocates temporary storage half the size of `self`, but for short slices a
233     /// non-allocating insertion sort is used instead.
234     ///
235     /// # Examples
236     ///
237     /// ```
238     /// let mut v = [5, 4, 1, 3, 2];
239     /// v.sort_by(|a, b| a.cmp(b));
240     /// assert!(v == [1, 2, 3, 4, 5]);
241     ///
242     /// // reverse sorting
243     /// v.sort_by(|a, b| b.cmp(a));
244     /// assert!(v == [5, 4, 3, 2, 1]);
245     /// ```
246     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
247     #[inline]
248     pub fn sort_by<F>(&mut self, mut compare: F)
249         where F: FnMut(&T, &T) -> Ordering
250     {
251         merge_sort(self, |a, b| compare(a, b) == Less);
252     }
253
254     /// Sorts the slice with a key extraction function.
255     ///
256     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(m n log(m n))`
257     /// worst-case, where the key function is `O(m)`.
258     ///
259     /// For expensive key functions (e.g. functions that are not simple property accesses or
260     /// basic operations), [`sort_by_cached_key`](#method.sort_by_cached_key) is likely to be
261     /// significantly faster, as it does not recompute element keys.
262     ///
263     /// When applicable, unstable sorting is preferred because it is generally faster than stable
264     /// sorting and it doesn't allocate auxiliary memory.
265     /// See [`sort_unstable_by_key`](#method.sort_unstable_by_key).
266     ///
267     /// # Current implementation
268     ///
269     /// The current algorithm is an adaptive, iterative merge sort inspired by
270     /// [timsort](https://en.wikipedia.org/wiki/Timsort).
271     /// It is designed to be very fast in cases where the slice is nearly sorted, or consists of
272     /// two or more sorted sequences concatenated one after another.
273     ///
274     /// Also, it allocates temporary storage half the size of `self`, but for short slices a
275     /// non-allocating insertion sort is used instead.
276     ///
277     /// # Examples
278     ///
279     /// ```
280     /// let mut v = [-5i32, 4, 1, -3, 2];
281     ///
282     /// v.sort_by_key(|k| k.abs());
283     /// assert!(v == [1, 2, -3, 4, -5]);
284     /// ```
285     #[stable(feature = "slice_sort_by_key", since = "1.7.0")]
286     #[inline]
287     pub fn sort_by_key<K, F>(&mut self, mut f: F)
288         where F: FnMut(&T) -> K, K: Ord
289     {
290         merge_sort(self, |a, b| f(a).lt(&f(b)));
291     }
292
293     /// Sorts the slice with a key extraction function.
294     ///
295     /// During sorting, the key function is called only once per element.
296     ///
297     /// This sort is stable (i.e., does not reorder equal elements) and `O(m n + n log n)`
298     /// worst-case, where the key function is `O(m)`.
299     ///
300     /// For simple key functions (e.g., functions that are property accesses or
301     /// basic operations), [`sort_by_key`](#method.sort_by_key) is likely to be
302     /// faster.
303     ///
304     /// # Current implementation
305     ///
306     /// The current algorithm is based on [pattern-defeating quicksort][pdqsort] by Orson Peters,
307     /// which combines the fast average case of randomized quicksort with the fast worst case of
308     /// heapsort, while achieving linear time on slices with certain patterns. It uses some
309     /// randomization to avoid degenerate cases, but with a fixed seed to always provide
310     /// deterministic behavior.
311     ///
312     /// In the worst case, the algorithm allocates temporary storage in a `Vec<(K, usize)>` the
313     /// length of the slice.
314     ///
315     /// # Examples
316     ///
317     /// ```
318     /// let mut v = [-5i32, 4, 32, -3, 2];
319     ///
320     /// v.sort_by_cached_key(|k| k.to_string());
321     /// assert!(v == [-3, -5, 2, 32, 4]);
322     /// ```
323     ///
324     /// [pdqsort]: https://github.com/orlp/pdqsort
325     #[stable(feature = "slice_sort_by_cached_key", since = "1.34.0")]
326     #[inline]
327     pub fn sort_by_cached_key<K, F>(&mut self, f: F)
328         where F: FnMut(&T) -> K, K: Ord
329     {
330         // Helper macro for indexing our vector by the smallest possible type, to reduce allocation.
331         macro_rules! sort_by_key {
332             ($t:ty, $slice:ident, $f:ident) => ({
333                 let mut indices: Vec<_> =
334                     $slice.iter().map($f).enumerate().map(|(i, k)| (k, i as $t)).collect();
335                 // The elements of `indices` are unique, as they are indexed, so any sort will be
336                 // stable with respect to the original slice. We use `sort_unstable` here because
337                 // it requires less memory allocation.
338                 indices.sort_unstable();
339                 for i in 0..$slice.len() {
340                     let mut index = indices[i].1;
341                     while (index as usize) < i {
342                         index = indices[index as usize].1;
343                     }
344                     indices[i].1 = index;
345                     $slice.swap(i, index as usize);
346                 }
347             })
348         }
349
350         let sz_u8    = mem::size_of::<(K, u8)>();
351         let sz_u16   = mem::size_of::<(K, u16)>();
352         let sz_u32   = mem::size_of::<(K, u32)>();
353         let sz_usize = mem::size_of::<(K, usize)>();
354
355         let len = self.len();
356         if len < 2 { return }
357         if sz_u8  < sz_u16   && len <= ( u8::MAX as usize) { return sort_by_key!( u8, self, f) }
358         if sz_u16 < sz_u32   && len <= (u16::MAX as usize) { return sort_by_key!(u16, self, f) }
359         if sz_u32 < sz_usize && len <= (u32::MAX as usize) { return sort_by_key!(u32, self, f) }
360         sort_by_key!(usize, self, f)
361     }
362
363     /// Copies `self` into a new `Vec`.
364     ///
365     /// # Examples
366     ///
367     /// ```
368     /// let s = [10, 40, 30];
369     /// let x = s.to_vec();
370     /// // Here, `s` and `x` can be modified independently.
371     /// ```
372     #[rustc_conversion_suggestion]
373     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
374     #[inline]
375     pub fn to_vec(&self) -> Vec<T>
376         where T: Clone
377     {
378         // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
379         hack::to_vec(self)
380     }
381
382     /// Converts `self` into a vector without clones or allocation.
383     ///
384     /// The resulting vector can be converted back into a box via
385     /// `Vec<T>`'s `into_boxed_slice` method.
386     ///
387     /// # Examples
388     ///
389     /// ```
390     /// let s: Box<[i32]> = Box::new([10, 40, 30]);
391     /// let x = s.into_vec();
392     /// // `s` cannot be used anymore because it has been converted into `x`.
393     ///
394     /// assert_eq!(x, vec![10, 40, 30]);
395     /// ```
396     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
397     #[inline]
398     pub fn into_vec(self: Box<Self>) -> Vec<T> {
399         // N.B., see the `hack` module in this file for more details.
400         hack::into_vec(self)
401     }
402
403     /// Creates a vector by repeating a slice `n` times.
404     ///
405     /// # Panics
406     ///
407     /// This function will panic if the capacity would overflow.
408     ///
409     /// # Examples
410     ///
411     /// Basic usage:
412     ///
413     /// ```
414     /// #![feature(repeat_generic_slice)]
415     ///
416     /// fn main() {
417     ///     assert_eq!([1, 2].repeat(3), vec![1, 2, 1, 2, 1, 2]);
418     /// }
419     /// ```
420     ///
421     /// A panic upon overflow:
422     ///
423     /// ```should_panic
424     /// #![feature(repeat_generic_slice)]
425     /// fn main() {
426     ///     // this will panic at runtime
427     ///     b"0123456789abcdef".repeat(usize::max_value());
428     /// }
429     /// ```
430     #[unstable(feature = "repeat_generic_slice",
431                reason = "it's on str, why not on slice?",
432                issue = "48784")]
433     pub fn repeat(&self, n: usize) -> Vec<T> where T: Copy {
434         if n == 0 {
435             return Vec::new();
436         }
437
438         // If `n` is larger than zero, it can be split as
439         // `n = 2^expn + rem (2^expn > rem, expn >= 0, rem >= 0)`.
440         // `2^expn` is the number represented by the leftmost '1' bit of `n`,
441         // and `rem` is the remaining part of `n`.
442
443         // Using `Vec` to access `set_len()`.
444         let mut buf = Vec::with_capacity(self.len().checked_mul(n).expect("capacity overflow"));
445
446         // `2^expn` repetition is done by doubling `buf` `expn`-times.
447         buf.extend(self);
448         {
449             let mut m = n >> 1;
450             // If `m > 0`, there are remaining bits up to the leftmost '1'.
451             while m > 0 {
452                 // `buf.extend(buf)`:
453                 unsafe {
454                     ptr::copy_nonoverlapping(
455                         buf.as_ptr(),
456                         (buf.as_mut_ptr() as *mut T).add(buf.len()),
457                         buf.len(),
458                     );
459                     // `buf` has capacity of `self.len() * n`.
460                     let buf_len = buf.len();
461                     buf.set_len(buf_len * 2);
462                 }
463
464                 m >>= 1;
465             }
466         }
467
468         // `rem` (`= n - 2^expn`) repetition is done by copying
469         // first `rem` repetitions from `buf` itself.
470         let rem_len = self.len() * n - buf.len(); // `self.len() * rem`
471         if rem_len > 0 {
472             // `buf.extend(buf[0 .. rem_len])`:
473             unsafe {
474                 // This is non-overlapping since `2^expn > rem`.
475                 ptr::copy_nonoverlapping(
476                     buf.as_ptr(),
477                     (buf.as_mut_ptr() as *mut T).add(buf.len()),
478                     rem_len,
479                 );
480                 // `buf.len() + rem_len` equals to `buf.capacity()` (`= self.len() * n`).
481                 let buf_cap = buf.capacity();
482                 buf.set_len(buf_cap);
483             }
484         }
485         buf
486     }
487
488     /// Flattens a slice of `T` into a single value `Self::Output`.
489     ///
490     /// # Examples
491     ///
492     /// ```
493     /// assert_eq!(["hello", "world"].concat(), "helloworld");
494     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].concat(), [1, 2, 3, 4]);
495     /// ```
496     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
497     pub fn concat<Item: ?Sized>(&self) -> <Self as Concat<Item>>::Output
498         where Self: Concat<Item>
499     {
500         Concat::concat(self)
501     }
502
503     /// Flattens a slice of `T` into a single value `Self::Output`, placing a
504     /// given separator between each.
505     ///
506     /// # Examples
507     ///
508     /// ```
509     /// assert_eq!(["hello", "world"].join(" "), "hello world");
510     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].join(&0), [1, 2, 0, 3, 4]);
511     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].join(&[0, 0][..]), [1, 2, 0, 0, 3, 4]);
512     /// ```
513     #[stable(feature = "rename_connect_to_join", since = "1.3.0")]
514     pub fn join<Separator>(&self, sep: Separator) -> <Self as Join<Separator>>::Output
515         where Self: Join<Separator>
516     {
517         Join::join(self, sep)
518     }
519
520     /// Flattens a slice of `T` into a single value `Self::Output`, placing a
521     /// given separator between each.
522     ///
523     /// # Examples
524     ///
525     /// ```
526     /// # #![allow(deprecated)]
527     /// assert_eq!(["hello", "world"].connect(" "), "hello world");
528     /// assert_eq!([[1, 2], [3, 4]].connect(&0), [1, 2, 0, 3, 4]);
529     /// ```
530     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
531     #[rustc_deprecated(since = "1.3.0", reason = "renamed to join")]
532     pub fn connect<Separator>(&self, sep: Separator) -> <Self as Join<Separator>>::Output
533         where Self: Join<Separator>
534     {
535         Join::join(self, sep)
536     }
537
538 }
539
540 #[lang = "slice_u8_alloc"]
541 #[cfg(not(test))]
542 impl [u8] {
543     /// Returns a vector containing a copy of this slice where each byte
544     /// is mapped to its ASCII upper case equivalent.
545     ///
546     /// ASCII letters 'a' to 'z' are mapped to 'A' to 'Z',
547     /// but non-ASCII letters are unchanged.
548     ///
549     /// To uppercase the value in-place, use [`make_ascii_uppercase`].
550     ///
551     /// [`make_ascii_uppercase`]: #method.make_ascii_uppercase
552     #[stable(feature = "ascii_methods_on_intrinsics", since = "1.23.0")]
553     #[inline]
554     pub fn to_ascii_uppercase(&self) -> Vec<u8> {
555         let mut me = self.to_vec();
556         me.make_ascii_uppercase();
557         me
558     }
559
560     /// Returns a vector containing a copy of this slice where each byte
561     /// is mapped to its ASCII lower case equivalent.
562     ///
563     /// ASCII letters 'A' to 'Z' are mapped to 'a' to 'z',
564     /// but non-ASCII letters are unchanged.
565     ///
566     /// To lowercase the value in-place, use [`make_ascii_lowercase`].
567     ///
568     /// [`make_ascii_lowercase`]: #method.make_ascii_lowercase
569     #[stable(feature = "ascii_methods_on_intrinsics", since = "1.23.0")]
570     #[inline]
571     pub fn to_ascii_lowercase(&self) -> Vec<u8> {
572         let mut me = self.to_vec();
573         me.make_ascii_lowercase();
574         me
575     }
576 }
577
578 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
579 // Extension traits for slices over specific kinds of data
580 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
581
582 /// Helper trait for [`[T]::concat`](../../std/primitive.slice.html#method.concat).
583 ///
584 /// Note: the `Item` type parameter is not used in this trait,
585 /// but it allows impls to be more generic.
586 /// Without it, we get this error:
587 ///
588 /// ```error
589 /// error[E0207]: the type parameter `T` is not constrained by the impl trait, self type, or predica
590 ///    --> src/liballoc/slice.rs:608:6
591 ///     |
592 /// 608 | impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Concat for [V] {
593 ///     |      ^ unconstrained type parameter
594 /// ```
595 ///
596 /// This is because there could exist `V` types with multiple `Borrow<[_]>` impls,
597 /// such that multiple `T` types would apply:
598 ///
599 /// ```
600 /// # #[allow(dead_code)]
601 /// pub struct Foo(Vec<u32>, Vec<String>);
602 ///
603 /// impl std::borrow::Borrow<[u32]> for Foo {
604 ///     fn borrow(&self) -> &[u32] { &self.0 }
605 /// }
606 ///
607 /// impl std::borrow::Borrow<[String]> for Foo {
608 ///     fn borrow(&self) -> &[String] { &self.1 }
609 /// }
610 /// ```
611 #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
612 pub trait Concat<Item: ?Sized> {
613     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
614     /// The resulting type after concatenation
615     type Output;
616
617     /// Implementation of [`[T]::concat`](../../std/primitive.slice.html#method.concat)
618     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
619     fn concat(slice: &Self) -> Self::Output;
620 }
621
622 /// Helper trait for [`[T]::join`](../../std/primitive.slice.html#method.join)
623 #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
624 pub trait Join<Separator> {
625     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
626     /// The resulting type after concatenation
627     type Output;
628
629     /// Implementation of [`[T]::join`](../../std/primitive.slice.html#method.join)
630     #[unstable(feature = "slice_concat_trait", issue = "27747")]
631     fn join(slice: &Self, sep: Separator) -> Self::Output;
632 }
633
634 #[unstable(feature = "slice_concat_ext", issue = "27747")]
635 impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Concat<T> for [V] {
636     type Output = Vec<T>;
637
638     fn concat(slice: &Self) -> Vec<T> {
639         let size = slice.iter().map(|slice| slice.borrow().len()).sum();
640         let mut result = Vec::with_capacity(size);
641         for v in slice {
642             result.extend_from_slice(v.borrow())
643         }
644         result
645     }
646 }
647
648 #[unstable(feature = "slice_concat_ext", issue = "27747")]
649 impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Join<&T> for [V] {
650     type Output = Vec<T>;
651
652     fn join(slice: &Self, sep: &T) -> Vec<T> {
653         let mut iter = slice.iter();
654         let first = match iter.next() {
655             Some(first) => first,
656             None => return vec![],
657         };
658         let size = slice.iter().map(|v| v.borrow().len()).sum::<usize>() + slice.len() - 1;
659         let mut result = Vec::with_capacity(size);
660         result.extend_from_slice(first.borrow());
661
662         for v in iter {
663             result.push(sep.clone());
664             result.extend_from_slice(v.borrow())
665         }
666         result
667     }
668 }
669
670 #[unstable(feature = "slice_concat_ext", issue = "27747")]
671 impl<T: Clone, V: Borrow<[T]>> Join<&'_ [T]> for [V] {
672     type Output = Vec<T>;
673
674     fn join(slice: &Self, sep: &[T]) -> Vec<T> {
675         let mut iter = slice.iter();
676         let first = match iter.next() {
677             Some(first) => first,
678             None => return vec![],
679         };
680         let size = slice.iter().map(|v| v.borrow().len()).sum::<usize>() +
681             sep.len() * (slice.len() - 1);
682         let mut result = Vec::with_capacity(size);
683         result.extend_from_slice(first.borrow());
684
685         for v in iter {
686             result.extend_from_slice(sep);
687             result.extend_from_slice(v.borrow())
688         }
689         result
690     }
691 }
692
693 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
694 // Standard trait implementations for slices
695 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
696
697 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
698 impl<T> Borrow<[T]> for Vec<T> {
699     fn borrow(&self) -> &[T] {
700         &self[..]
701     }
702 }
703
704 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
705 impl<T> BorrowMut<[T]> for Vec<T> {
706     fn borrow_mut(&mut self) -> &mut [T] {
707         &mut self[..]
708     }
709 }
710
711 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
712 impl<T: Clone> ToOwned for [T] {
713     type Owned = Vec<T>;
714     #[cfg(not(test))]
715     fn to_owned(&self) -> Vec<T> {
716         self.to_vec()
717     }
718
719     #[cfg(test)]
720     fn to_owned(&self) -> Vec<T> {
721         hack::to_vec(self)
722     }
723
724     fn clone_into(&self, target: &mut Vec<T>) {
725         // drop anything in target that will not be overwritten
726         target.truncate(self.len());
727         let len = target.len();
728
729         // reuse the contained values' allocations/resources.
730         target.clone_from_slice(&self[..len]);
731
732         // target.len <= self.len due to the truncate above, so the
733         // slice here is always in-bounds.
734         target.extend_from_slice(&self[len..]);
735     }
736 }
737
738 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
739 // Sorting
740 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
741
742 /// Inserts `v[0]` into pre-sorted sequence `v[1..]` so that whole `v[..]` becomes sorted.
743 ///
744 /// This is the integral subroutine of insertion sort.
745 fn insert_head<T, F>(v: &mut [T], is_less: &mut F)
746     where F: FnMut(&T, &T) -> bool
747 {
748     if v.len() >= 2 && is_less(&v[1], &v[0]) {
749         unsafe {
750             // There are three ways to implement insertion here:
751             //
752             // 1. Swap adjacent elements until the first one gets to its final destination.
753             //    However, this way we copy data around more than is necessary. If elements are big
754             //    structures (costly to copy), this method will be slow.
755             //
756             // 2. Iterate until the right place for the first element is found. Then shift the
757             //    elements succeeding it to make room for it and finally place it into the
758             //    remaining hole. This is a good method.
759             //
760             // 3. Copy the first element into a temporary variable. Iterate until the right place
761             //    for it is found. As we go along, copy every traversed element into the slot
762             //    preceding it. Finally, copy data from the temporary variable into the remaining
763             //    hole. This method is very good. Benchmarks demonstrated slightly better
764             //    performance than with the 2nd method.
765             //
766             // All methods were benchmarked, and the 3rd showed best results. So we chose that one.
767             let mut tmp = mem::ManuallyDrop::new(ptr::read(&v[0]));
768
769             // Intermediate state of the insertion process is always tracked by `hole`, which
770             // serves two purposes:
771             // 1. Protects integrity of `v` from panics in `is_less`.
772             // 2. Fills the remaining hole in `v` in the end.
773             //
774             // Panic safety:
775             //
776             // If `is_less` panics at any point during the process, `hole` will get dropped and
777             // fill the hole in `v` with `tmp`, thus ensuring that `v` still holds every object it
778             // initially held exactly once.
779             let mut hole = InsertionHole {
780                 src: &mut *tmp,
781                 dest: &mut v[1],
782             };
783             ptr::copy_nonoverlapping(&v[1], &mut v[0], 1);
784
785             for i in 2..v.len() {
786                 if !is_less(&v[i], &*tmp) {
787                     break;
788                 }
789                 ptr::copy_nonoverlapping(&v[i], &mut v[i - 1], 1);
790                 hole.dest = &mut v[i];
791             }
792             // `hole` gets dropped and thus copies `tmp` into the remaining hole in `v`.
793         }
794     }
795
796     // When dropped, copies from `src` into `dest`.
797     struct InsertionHole<T> {
798         src: *mut T,
799         dest: *mut T,
800     }
801
802     impl<T> Drop for InsertionHole<T> {
803         fn drop(&mut self) {
804             unsafe { ptr::copy_nonoverlapping(self.src, self.dest, 1); }
805         }
806     }
807 }
808
809 /// Merges non-decreasing runs `v[..mid]` and `v[mid..]` using `buf` as temporary storage, and
810 /// stores the result into `v[..]`.
811 ///
812 /// # Safety
813 ///
814 /// The two slices must be non-empty and `mid` must be in bounds. Buffer `buf` must be long enough
815 /// to hold a copy of the shorter slice. Also, `T` must not be a zero-sized type.
816 unsafe fn merge<T, F>(v: &mut [T], mid: usize, buf: *mut T, is_less: &mut F)
817     where F: FnMut(&T, &T) -> bool
818 {
819     let len = v.len();
820     let v = v.as_mut_ptr();
821     let v_mid = v.add(mid);
822     let v_end = v.add(len);
823
824     // The merge process first copies the shorter run into `buf`. Then it traces the newly copied
825     // run and the longer run forwards (or backwards), comparing their next unconsumed elements and
826     // copying the lesser (or greater) one into `v`.
827     //
828     // As soon as the shorter run is fully consumed, the process is done. If the longer run gets
829     // consumed first, then we must copy whatever is left of the shorter run into the remaining
830     // hole in `v`.
831     //
832     // Intermediate state of the process is always tracked by `hole`, which serves two purposes:
833     // 1. Protects integrity of `v` from panics in `is_less`.
834     // 2. Fills the remaining hole in `v` if the longer run gets consumed first.
835     //
836     // Panic safety:
837     //
838     // If `is_less` panics at any point during the process, `hole` will get dropped and fill the
839     // hole in `v` with the unconsumed range in `buf`, thus ensuring that `v` still holds every
840     // object it initially held exactly once.
841     let mut hole;
842
843     if mid <= len - mid {
844         // The left run is shorter.
845         ptr::copy_nonoverlapping(v, buf, mid);
846         hole = MergeHole {
847             start: buf,
848             end: buf.add(mid),
849             dest: v,
850         };
851
852         // Initially, these pointers point to the beginnings of their arrays.
853         let left = &mut hole.start;
854         let mut right = v_mid;
855         let out = &mut hole.dest;
856
857         while *left < hole.end && right < v_end {
858             // Consume the lesser side.
859             // If equal, prefer the left run to maintain stability.
860             let to_copy = if is_less(&*right, &**left) {
861                 get_and_increment(&mut right)
862             } else {
863                 get_and_increment(left)
864             };
865             ptr::copy_nonoverlapping(to_copy, get_and_increment(out), 1);
866         }
867     } else {
868         // The right run is shorter.
869         ptr::copy_nonoverlapping(v_mid, buf, len - mid);
870         hole = MergeHole {
871             start: buf,
872             end: buf.add(len - mid),
873             dest: v_mid,
874         };
875
876         // Initially, these pointers point past the ends of their arrays.
877         let left = &mut hole.dest;
878         let right = &mut hole.end;
879         let mut out = v_end;
880
881         while v < *left && buf < *right {
882             // Consume the greater side.
883             // If equal, prefer the right run to maintain stability.
884             let to_copy = if is_less(&*right.offset(-1), &*left.offset(-1)) {
885                 decrement_and_get(left)
886             } else {
887                 decrement_and_get(right)
888             };
889             ptr::copy_nonoverlapping(to_copy, decrement_and_get(&mut out), 1);
890         }
891     }
892     // Finally, `hole` gets dropped. If the shorter run was not fully consumed, whatever remains of
893     // it will now be copied into the hole in `v`.
894
895     unsafe fn get_and_increment<T>(ptr: &mut *mut T) -> *mut T {
896         let old = *ptr;
897         *ptr = ptr.offset(1);
898         old
899     }
900
901     unsafe fn decrement_and_get<T>(ptr: &mut *mut T) -> *mut T {
902         *ptr = ptr.offset(-1);
903         *ptr
904     }
905
906     // When dropped, copies the range `start..end` into `dest..`.
907     struct MergeHole<T> {
908         start: *mut T,
909         end: *mut T,
910         dest: *mut T,
911     }
912
913     impl<T> Drop for MergeHole<T> {
914         fn drop(&mut self) {
915             // `T` is not a zero-sized type, so it's okay to divide by its size.
916             let len = (self.end as usize - self.start as usize) / mem::size_of::<T>();
917             unsafe { ptr::copy_nonoverlapping(self.start, self.dest, len); }
918         }
919     }
920 }
921
922 /// This merge sort borrows some (but not all) ideas from TimSort, which is described in detail
923 /// [here](http://svn.python.org/projects/python/trunk/Objects/listsort.txt).
924 ///
925 /// The algorithm identifies strictly descending and non-descending subsequences, which are called
926 /// natural runs. There is a stack of pending runs yet to be merged. Each newly found run is pushed
927 /// onto the stack, and then some pairs of adjacent runs are merged until these two invariants are
928 /// satisfied:
929 ///
930 /// 1. for every `i` in `1..runs.len()`: `runs[i - 1].len > runs[i].len`
931 /// 2. for every `i` in `2..runs.len()`: `runs[i - 2].len > runs[i - 1].len + runs[i].len`
932 ///
933 /// The invariants ensure that the total running time is `O(n log n)` worst-case.
934 fn merge_sort<T, F>(v: &mut [T], mut is_less: F)
935     where F: FnMut(&T, &T) -> bool
936 {
937     // Slices of up to this length get sorted using insertion sort.
938     const MAX_INSERTION: usize = 20;
939     // Very short runs are extended using insertion sort to span at least this many elements.
940     const MIN_RUN: usize = 10;
941
942     // Sorting has no meaningful behavior on zero-sized types.
943     if size_of::<T>() == 0 {
944         return;
945     }
946
947     let len = v.len();
948
949     // Short arrays get sorted in-place via insertion sort to avoid allocations.
950     if len <= MAX_INSERTION {
951         if len >= 2 {
952             for i in (0..len-1).rev() {
953                 insert_head(&mut v[i..], &mut is_less);
954             }
955         }
956         return;
957     }
958
959     // Allocate a buffer to use as scratch memory. We keep the length 0 so we can keep in it
960     // shallow copies of the contents of `v` without risking the dtors running on copies if
961     // `is_less` panics. When merging two sorted runs, this buffer holds a copy of the shorter run,
962     // which will always have length at most `len / 2`.
963     let mut buf = Vec::with_capacity(len / 2);
964
965     // In order to identify natural runs in `v`, we traverse it backwards. That might seem like a
966     // strange decision, but consider the fact that merges more often go in the opposite direction
967     // (forwards). According to benchmarks, merging forwards is slightly faster than merging
968     // backwards. To conclude, identifying runs by traversing backwards improves performance.
969     let mut runs = vec![];
970     let mut end = len;
971     while end > 0 {
972         // Find the next natural run, and reverse it if it's strictly descending.
973         let mut start = end - 1;
974         if start > 0 {
975             start -= 1;
976             unsafe {
977                 if is_less(v.get_unchecked(start + 1), v.get_unchecked(start)) {
978                     while start > 0 && is_less(v.get_unchecked(start),
979                                                v.get_unchecked(start - 1)) {
980                         start -= 1;
981                     }
982                     v[start..end].reverse();
983                 } else {
984                     while start > 0 && !is_less(v.get_unchecked(start),
985                                                 v.get_unchecked(start - 1)) {
986                         start -= 1;
987                     }
988                 }
989             }
990         }
991
992         // Insert some more elements into the run if it's too short. Insertion sort is faster than
993         // merge sort on short sequences, so this significantly improves performance.
994         while start > 0 && end - start < MIN_RUN {
995             start -= 1;
996             insert_head(&mut v[start..end], &mut is_less);
997         }
998
999         // Push this run onto the stack.
1000         runs.push(Run {
1001             start,
1002             len: end - start,
1003         });
1004         end = start;
1005
1006         // Merge some pairs of adjacent runs to satisfy the invariants.
1007         while let Some(r) = collapse(&runs) {
1008             let left = runs[r + 1];
1009             let right = runs[r];
1010             unsafe {
1011                 merge(&mut v[left.start .. right.start + right.len], left.len, buf.as_mut_ptr(),
1012                       &mut is_less);
1013             }
1014             runs[r] = Run {
1015                 start: left.start,
1016                 len: left.len + right.len,
1017             };
1018             runs.remove(r + 1);
1019         }
1020     }
1021
1022     // Finally, exactly one run must remain in the stack.
1023     debug_assert!(runs.len() == 1 && runs[0].start == 0 && runs[0].len == len);
1024
1025     // Examines the stack of runs and identifies the next pair of runs to merge. More specifically,
1026     // if `Some(r)` is returned, that means `runs[r]` and `runs[r + 1]` must be merged next. If the
1027     // algorithm should continue building a new run instead, `None` is returned.
1028     //
1029     // TimSort is infamous for its buggy implementations, as described here:
1030     // http://envisage-project.eu/timsort-specification-and-verification/
1031     //
1032     // The gist of the story is: we must enforce the invariants on the top four runs on the stack.
1033     // Enforcing them on just top three is not sufficient to ensure that the invariants will still
1034     // hold for *all* runs in the stack.
1035     //
1036     // This function correctly checks invariants for the top four runs. Additionally, if the top
1037     // run starts at index 0, it will always demand a merge operation until the stack is fully
1038     // collapsed, in order to complete the sort.
1039     #[inline]
1040     fn collapse(runs: &[Run]) -> Option<usize> {
1041         let n = runs.len();
1042         if n >= 2 && (runs[n - 1].start == 0 ||
1043                       runs[n - 2].len <= runs[n - 1].len ||
1044                       (n >= 3 && runs[n - 3].len <= runs[n - 2].len + runs[n - 1].len) ||
1045                       (n >= 4 && runs[n - 4].len <= runs[n - 3].len + runs[n - 2].len)) {
1046             if n >= 3 && runs[n - 3].len < runs[n - 1].len {
1047                 Some(n - 3)
1048             } else {
1049                 Some(n - 2)
1050             }
1051         } else {
1052             None
1053         }
1054     }
1055
1056     #[derive(Clone, Copy)]
1057     struct Run {
1058         start: usize,
1059         len: usize,
1060     }
1061 }