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4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 //! Memory allocation APIs
12
13 #![stable(feature = "alloc_module", since = "1.28.0")]
14
15 use cmp;
16 use fmt;
17 use mem;
18 use usize;
19 use ptr::{self, NonNull};
20 use num::NonZeroUsize;
21
22 /// Represents the combination of a starting address and
23 /// a total capacity of the returned block.
24 #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
25 #[derive(Debug)]
26 pub struct Excess(pub NonNull<u8>, pub usize);
27
28 fn size_align<T>() -> (usize, usize) {
29     (mem::size_of::<T>(), mem::align_of::<T>())
30 }
31
32 /// Layout of a block of memory.
33 ///
34 /// An instance of `Layout` describes a particular layout of memory.
35 /// You build a `Layout` up as an input to give to an allocator.
36 ///
37 /// All layouts have an associated non-negative size and a
38 /// power-of-two alignment.
39 ///
40 /// (Note however that layouts are *not* required to have positive
41 /// size, even though many allocators require that all memory
42 /// requests have positive size. A caller to the `Alloc::alloc`
43 /// method must either ensure that conditions like this are met, or
44 /// use specific allocators with looser requirements.)
45 #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
46 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
47 #[lang = "alloc_layout"]
48 pub struct Layout {
49     // size of the requested block of memory, measured in bytes.
50     size_: usize,
51
52     // alignment of the requested block of memory, measured in bytes.
53     // we ensure that this is always a power-of-two, because API's
54     // like `posix_memalign` require it and it is a reasonable
55     // constraint to impose on Layout constructors.
56     //
57     // (However, we do not analogously require `align >= sizeof(void*)`,
58     //  even though that is *also* a requirement of `posix_memalign`.)
59     align_: NonZeroUsize,
60 }
61
62 impl Layout {
63     /// Constructs a `Layout` from a given `size` and `align`,
64     /// or returns `LayoutErr` if either of the following conditions
65     /// are not met:
66     ///
67     /// * `align` must not be zero,
68     ///
69     /// * `align` must be a power of two,
70     ///
71     /// * `size`, when rounded up to the nearest multiple of `align`,
72     ///    must not overflow (i.e. the rounded value must be less than
73     ///    `usize::MAX`).
74     #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
75     #[inline]
76     pub fn from_size_align(size: usize, align: usize) -> Result<Self, LayoutErr> {
77         if !align.is_power_of_two() {
78             return Err(LayoutErr { private: () });
79         }
80
81         // (power-of-two implies align != 0.)
82
83         // Rounded up size is:
84         //   size_rounded_up = (size + align - 1) & !(align - 1);
85         //
86         // We know from above that align != 0. If adding (align - 1)
87         // does not overflow, then rounding up will be fine.
88         //
89         // Conversely, &-masking with !(align - 1) will subtract off
90         // only low-order-bits. Thus if overflow occurs with the sum,
91         // the &-mask cannot subtract enough to undo that overflow.
92         //
93         // Above implies that checking for summation overflow is both
94         // necessary and sufficient.
95         if size > usize::MAX - (align - 1) {
96             return Err(LayoutErr { private: () });
97         }
98
99         unsafe {
100             Ok(Layout::from_size_align_unchecked(size, align))
101         }
102     }
103
104     /// Creates a layout, bypassing all checks.
105     ///
106     /// # Safety
107     ///
108     /// This function is unsafe as it does not verify the preconditions from
109     /// [`Layout::from_size_align`](#method.from_size_align).
110     #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
111     #[inline]
112     pub unsafe fn from_size_align_unchecked(size: usize, align: usize) -> Self {
113         Layout { size_: size, align_: NonZeroUsize::new_unchecked(align) }
114     }
115
116     /// The minimum size in bytes for a memory block of this layout.
117     #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
118     #[inline]
119     pub fn size(&self) -> usize { self.size_ }
120
121     /// The minimum byte alignment for a memory block of this layout.
122     #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
123     #[inline]
124     pub fn align(&self) -> usize { self.align_.get() }
125
126     /// Constructs a `Layout` suitable for holding a value of type `T`.
127     #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
128     #[inline]
129     pub fn new<T>() -> Self {
130         let (size, align) = size_align::<T>();
131         // Note that the align is guaranteed by rustc to be a power of two and
132         // the size+align combo is guaranteed to fit in our address space. As a
133         // result use the unchecked constructor here to avoid inserting code
134         // that panics if it isn't optimized well enough.
135         debug_assert!(Layout::from_size_align(size, align).is_ok());
136         unsafe {
137             Layout::from_size_align_unchecked(size, align)
138         }
139     }
140
141     /// Produces layout describing a record that could be used to
142     /// allocate backing structure for `T` (which could be a trait
143     /// or other unsized type like a slice).
144     #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
145     #[inline]
146     pub fn for_value<T: ?Sized>(t: &T) -> Self {
147         let (size, align) = (mem::size_of_val(t), mem::align_of_val(t));
148         // See rationale in `new` for why this us using an unsafe variant below
149         debug_assert!(Layout::from_size_align(size, align).is_ok());
150         unsafe {
151             Layout::from_size_align_unchecked(size, align)
152         }
153     }
154
155     /// Creates a layout describing the record that can hold a value
156     /// of the same layout as `self`, but that also is aligned to
157     /// alignment `align` (measured in bytes).
158     ///
159     /// If `self` already meets the prescribed alignment, then returns
160     /// `self`.
161     ///
162     /// Note that this method does not add any padding to the overall
163     /// size, regardless of whether the returned layout has a different
164     /// alignment. In other words, if `K` has size 16, `K.align_to(32)`
165     /// will *still* have size 16.
166     ///
167     /// # Panics
168     ///
169     /// Panics if the combination of `self.size()` and the given `align`
170     /// violates the conditions listed in
171     /// [`Layout::from_size_align`](#method.from_size_align).
172     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
173     #[inline]
174     pub fn align_to(&self, align: usize) -> Self {
175         Layout::from_size_align(self.size(), cmp::max(self.align(), align)).unwrap()
176     }
177
178     /// Returns the amount of padding we must insert after `self`
179     /// to ensure that the following address will satisfy `align`
180     /// (measured in bytes).
181     ///
182     /// E.g. if `self.size()` is 9, then `self.padding_needed_for(4)`
183     /// returns 3, because that is the minimum number of bytes of
184     /// padding required to get a 4-aligned address (assuming that the
185     /// corresponding memory block starts at a 4-aligned address).
186     ///
187     /// The return value of this function has no meaning if `align` is
188     /// not a power-of-two.
189     ///
190     /// Note that the utility of the returned value requires `align`
191     /// to be less than or equal to the alignment of the starting
192     /// address for the whole allocated block of memory. One way to
193     /// satisfy this constraint is to ensure `align <= self.align()`.
194     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
195     #[inline]
196     pub fn padding_needed_for(&self, align: usize) -> usize {
197         let len = self.size();
198
199         // Rounded up value is:
200         //   len_rounded_up = (len + align - 1) & !(align - 1);
201         // and then we return the padding difference: `len_rounded_up - len`.
202         //
203         // We use modular arithmetic throughout:
204         //
205         // 1. align is guaranteed to be > 0, so align - 1 is always
206         //    valid.
207         //
208         // 2. `len + align - 1` can overflow by at most `align - 1`,
209         //    so the &-mask wth `!(align - 1)` will ensure that in the
210         //    case of overflow, `len_rounded_up` will itself be 0.
211         //    Thus the returned padding, when added to `len`, yields 0,
212         //    which trivially satisfies the alignment `align`.
213         //
214         // (Of course, attempts to allocate blocks of memory whose
215         // size and padding overflow in the above manner should cause
216         // the allocator to yield an error anyway.)
217
218         let len_rounded_up = len.wrapping_add(align).wrapping_sub(1)
219             & !align.wrapping_sub(1);
220         len_rounded_up.wrapping_sub(len)
221     }
222
223     /// Creates a layout describing the record for `n` instances of
224     /// `self`, with a suitable amount of padding between each to
225     /// ensure that each instance is given its requested size and
226     /// alignment. On success, returns `(k, offs)` where `k` is the
227     /// layout of the array and `offs` is the distance between the start
228     /// of each element in the array.
229     ///
230     /// On arithmetic overflow, returns `LayoutErr`.
231     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
232     #[inline]
233     pub fn repeat(&self, n: usize) -> Result<(Self, usize), LayoutErr> {
234         let padded_size = self.size().checked_add(self.padding_needed_for(self.align()))
235             .ok_or(LayoutErr { private: () })?;
236         let alloc_size = padded_size.checked_mul(n)
237             .ok_or(LayoutErr { private: () })?;
238
239         unsafe {
240             // self.align is already known to be valid and alloc_size has been
241             // padded already.
242             Ok((Layout::from_size_align_unchecked(alloc_size, self.align()), padded_size))
243         }
244     }
245
246     /// Creates a layout describing the record for `self` followed by
247     /// `next`, including any necessary padding to ensure that `next`
248     /// will be properly aligned. Note that the result layout will
249     /// satisfy the alignment properties of both `self` and `next`.
250     ///
251     /// Returns `Some((k, offset))`, where `k` is layout of the concatenated
252     /// record and `offset` is the relative location, in bytes, of the
253     /// start of the `next` embedded within the concatenated record
254     /// (assuming that the record itself starts at offset 0).
255     ///
256     /// On arithmetic overflow, returns `LayoutErr`.
257     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
258     #[inline]
259     pub fn extend(&self, next: Self) -> Result<(Self, usize), LayoutErr> {
260         let new_align = cmp::max(self.align(), next.align());
261         let pad = self.padding_needed_for(next.align());
262
263         let offset = self.size().checked_add(pad)
264             .ok_or(LayoutErr { private: () })?;
265         let new_size = offset.checked_add(next.size())
266             .ok_or(LayoutErr { private: () })?;
267
268         let layout = Layout::from_size_align(new_size, new_align)?;
269         Ok((layout, offset))
270     }
271
272     /// Creates a layout describing the record for `n` instances of
273     /// `self`, with no padding between each instance.
274     ///
275     /// Note that, unlike `repeat`, `repeat_packed` does not guarantee
276     /// that the repeated instances of `self` will be properly
277     /// aligned, even if a given instance of `self` is properly
278     /// aligned. In other words, if the layout returned by
279     /// `repeat_packed` is used to allocate an array, it is not
280     /// guaranteed that all elements in the array will be properly
281     /// aligned.
282     ///
283     /// On arithmetic overflow, returns `LayoutErr`.
284     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
285     #[inline]
286     pub fn repeat_packed(&self, n: usize) -> Result<Self, LayoutErr> {
287         let size = self.size().checked_mul(n).ok_or(LayoutErr { private: () })?;
288         Layout::from_size_align(size, self.align())
289     }
290
291     /// Creates a layout describing the record for `self` followed by
292     /// `next` with no additional padding between the two. Since no
293     /// padding is inserted, the alignment of `next` is irrelevant,
294     /// and is not incorporated *at all* into the resulting layout.
295     ///
296     /// Returns `(k, offset)`, where `k` is layout of the concatenated
297     /// record and `offset` is the relative location, in bytes, of the
298     /// start of the `next` embedded within the concatenated record
299     /// (assuming that the record itself starts at offset 0).
300     ///
301     /// (The `offset` is always the same as `self.size()`; we use this
302     ///  signature out of convenience in matching the signature of
303     ///  `extend`.)
304     ///
305     /// On arithmetic overflow, returns `LayoutErr`.
306     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
307     #[inline]
308     pub fn extend_packed(&self, next: Self) -> Result<(Self, usize), LayoutErr> {
309         let new_size = self.size().checked_add(next.size())
310             .ok_or(LayoutErr { private: () })?;
311         let layout = Layout::from_size_align(new_size, self.align())?;
312         Ok((layout, self.size()))
313     }
314
315     /// Creates a layout describing the record for a `[T; n]`.
316     ///
317     /// On arithmetic overflow, returns `LayoutErr`.
318     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
319     #[inline]
320     pub fn array<T>(n: usize) -> Result<Self, LayoutErr> {
321         Layout::new::<T>()
322             .repeat(n)
323             .map(|(k, offs)| {
324                 debug_assert!(offs == mem::size_of::<T>());
325                 k
326             })
327     }
328 }
329
330 /// The parameters given to `Layout::from_size_align`
331 /// or some other `Layout` constructor
332 /// do not satisfy its documented constraints.
333 #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
334 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
335 pub struct LayoutErr {
336     private: ()
337 }
338
339 // (we need this for downstream impl of trait Error)
340 #[stable(feature = "alloc_layout", since = "1.28.0")]
341 impl fmt::Display for LayoutErr {
342     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
343         f.write_str("invalid parameters to Layout::from_size_align")
344     }
345 }
346
347 /// The `AllocErr` error indicates an allocation failure
348 /// that may be due to resource exhaustion or to
349 /// something wrong when combining the given input arguments with this
350 /// allocator.
351 #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
352 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
353 pub struct AllocErr;
354
355 // (we need this for downstream impl of trait Error)
356 #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
357 impl fmt::Display for AllocErr {
358     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
359         f.write_str("memory allocation failed")
360     }
361 }
362
363 /// The `CannotReallocInPlace` error is used when `grow_in_place` or
364 /// `shrink_in_place` were unable to reuse the given memory block for
365 /// a requested layout.
366 #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
367 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
368 pub struct CannotReallocInPlace;
369
370 #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
371 impl CannotReallocInPlace {
372     pub fn description(&self) -> &str {
373         "cannot reallocate allocator's memory in place"
374     }
375 }
376
377 // (we need this for downstream impl of trait Error)
378 #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
379 impl fmt::Display for CannotReallocInPlace {
380     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
381         write!(f, "{}", self.description())
382     }
383 }
384
385 /// A memory allocator that can be registered as the standard library’s default
386 /// though the `#[global_allocator]` attributes.
387 ///
388 /// Some of the methods require that a memory block be *currently
389 /// allocated* via an allocator. This means that:
390 ///
391 /// * the starting address for that memory block was previously
392 ///   returned by a previous call to an allocation method
393 ///   such as `alloc`, and
394 ///
395 /// * the memory block has not been subsequently deallocated, where
396 ///   blocks are deallocated either by being passed to a deallocation
397 ///   method such as `dealloc` or by being
398 ///   passed to a reallocation method that returns a non-null pointer.
399 ///
400 ///
401 /// # Example
402 ///
403 /// ```no_run
404 /// use std::alloc::{GlobalAlloc, Layout, alloc};
405 /// use std::ptr::null_mut;
406 ///
407 /// struct MyAllocator;
408 ///
409 /// unsafe impl GlobalAlloc for MyAllocator {
410 ///     unsafe fn alloc(&self, _layout: Layout) -> *mut u8 { null_mut() }
411 ///     unsafe fn dealloc(&self, _ptr: *mut u8, _layout: Layout) {}
412 /// }
413 ///
414 /// #[global_allocator]
415 /// static A: MyAllocator = MyAllocator;
416 ///
417 /// fn main() {
418 ///     unsafe {
419 ///         assert!(alloc(Layout::new::<u32>()).is_null())
420 ///     }
421 /// }
422 /// ```
423 ///
424 /// # Unsafety
425 ///
426 /// The `GlobalAlloc` trait is an `unsafe` trait for a number of reasons, and
427 /// implementors must ensure that they adhere to these contracts:
428 ///
429 /// * It's undefined behavior if global allocators unwind.  This restriction may
430 ///   be lifted in the future, but currently a panic from any of these
431 ///   functions may lead to memory unsafety.
432 ///
433 /// * `Layout` queries and calculations in general must be correct. Callers of
434 ///   this trait are allowed to rely on the contracts defined on each method,
435 ///   and implementors must ensure such contracts remain true.
436 #[stable(feature = "global_alloc", since = "1.28.0")]
437 pub unsafe trait GlobalAlloc {
438     /// Allocate memory as described by the given `layout`.
439     ///
440     /// Returns a pointer to newly-allocated memory,
441     /// or null to indicate allocation failure.
442     ///
443     /// # Safety
444     ///
445     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
446     /// if the caller does not ensure that `layout` has non-zero size.
447     ///
448     /// (Extension subtraits might provide more specific bounds on
449     /// behavior, e.g. guarantee a sentinel address or a null pointer
450     /// in response to a zero-size allocation request.)
451     ///
452     /// The allocated block of memory may or may not be initialized.
453     ///
454     /// # Errors
455     ///
456     /// Returning a null pointer indicates that either memory is exhausted
457     /// or `layout` does not meet allocator's size or alignment constraints.
458     ///
459     /// Implementations are encouraged to return null on memory
460     /// exhaustion rather than aborting, but this is not
461     /// a strict requirement. (Specifically: it is *legal* to
462     /// implement this trait atop an underlying native allocation
463     /// library that aborts on memory exhaustion.)
464     ///
465     /// Clients wishing to abort computation in response to an
466     /// allocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
467     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
468     ///
469     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
470     #[stable(feature = "global_alloc", since = "1.28.0")]
471     unsafe fn alloc(&self, layout: Layout) -> *mut u8;
472
473     /// Deallocate the block of memory at the given `ptr` pointer with the given `layout`.
474     ///
475     /// # Safety
476     ///
477     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
478     /// if the caller does not ensure all of the following:
479     ///
480     /// * `ptr` must denote a block of memory currently allocated via
481     ///   this allocator,
482     ///
483     /// * `layout` must be the same layout that was used
484     ///   to allocated that block of memory,
485     #[stable(feature = "global_alloc", since = "1.28.0")]
486     unsafe fn dealloc(&self, ptr: *mut u8, layout: Layout);
487
488     /// Behaves like `alloc`, but also ensures that the contents
489     /// are set to zero before being returned.
490     ///
491     /// # Safety
492     ///
493     /// This function is unsafe for the same reasons that `alloc` is.
494     /// However the allocated block of memory is guaranteed to be initialized.
495     ///
496     /// # Errors
497     ///
498     /// Returning a null pointer indicates that either memory is exhausted
499     /// or `layout` does not meet allocator's size or alignment constraints,
500     /// just as in `alloc`.
501     ///
502     /// Clients wishing to abort computation in response to an
503     /// allocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
504     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
505     ///
506     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
507     #[stable(feature = "global_alloc", since = "1.28.0")]
508     unsafe fn alloc_zeroed(&self, layout: Layout) -> *mut u8 {
509         let size = layout.size();
510         let ptr = self.alloc(layout);
511         if !ptr.is_null() {
512             ptr::write_bytes(ptr, 0, size);
513         }
514         ptr
515     }
516
517     /// Shink or grow a block of memory to the given `new_size`.
518     /// The block is described by the given `ptr` pointer and `layout`.
519     ///
520     /// If this returns a non-null pointer, then ownership of the memory block
521     /// referenced by `ptr` has been transferred to this allocator.
522     /// The memory may or may not have been deallocated,
523     /// and should be considered unusable (unless of course it was
524     /// transferred back to the caller again via the return value of
525     /// this method).
526     ///
527     /// If this method returns null, then ownership of the memory
528     /// block has not been transferred to this allocator, and the
529     /// contents of the memory block are unaltered.
530     ///
531     /// # Safety
532     ///
533     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
534     /// if the caller does not ensure all of the following:
535     ///
536     /// * `ptr` must be currently allocated via this allocator,
537     ///
538     /// * `layout` must be the same layout that was used
539     ///   to allocated that block of memory,
540     ///
541     /// * `new_size` must be greater than zero.
542     ///
543     /// * `new_size`, when rounded up to the nearest multiple of `layout.align()`,
544     ///   must not overflow (i.e. the rounded value must be less than `usize::MAX`).
545     ///
546     /// (Extension subtraits might provide more specific bounds on
547     /// behavior, e.g. guarantee a sentinel address or a null pointer
548     /// in response to a zero-size allocation request.)
549     ///
550     /// # Errors
551     ///
552     /// Returns null if the new layout does not meet the size
553     /// and alignment constraints of the allocator, or if reallocation
554     /// otherwise fails.
555     ///
556     /// Implementations are encouraged to return null on memory
557     /// exhaustion rather than panicking or aborting, but this is not
558     /// a strict requirement. (Specifically: it is *legal* to
559     /// implement this trait atop an underlying native allocation
560     /// library that aborts on memory exhaustion.)
561     ///
562     /// Clients wishing to abort computation in response to a
563     /// reallocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
564     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
565     ///
566     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
567     #[stable(feature = "global_alloc", since = "1.28.0")]
568     unsafe fn realloc(&self, ptr: *mut u8, layout: Layout, new_size: usize) -> *mut u8 {
569         let new_layout = Layout::from_size_align_unchecked(new_size, layout.align());
570         let new_ptr = self.alloc(new_layout);
571         if !new_ptr.is_null() {
572             ptr::copy_nonoverlapping(
573                 ptr,
574                 new_ptr,
575                 cmp::min(layout.size(), new_size),
576             );
577             self.dealloc(ptr, layout);
578         }
579         new_ptr
580     }
581 }
582
583 /// An implementation of `Alloc` can allocate, reallocate, and
584 /// deallocate arbitrary blocks of data described via `Layout`.
585 ///
586 /// Some of the methods require that a memory block be *currently
587 /// allocated* via an allocator. This means that:
588 ///
589 /// * the starting address for that memory block was previously
590 ///   returned by a previous call to an allocation method (`alloc`,
591 ///   `alloc_zeroed`, `alloc_excess`, `alloc_one`, `alloc_array`) or
592 ///   reallocation method (`realloc`, `realloc_excess`, or
593 ///   `realloc_array`), and
594 ///
595 /// * the memory block has not been subsequently deallocated, where
596 ///   blocks are deallocated either by being passed to a deallocation
597 ///   method (`dealloc`, `dealloc_one`, `dealloc_array`) or by being
598 ///   passed to a reallocation method (see above) that returns `Ok`.
599 ///
600 /// A note regarding zero-sized types and zero-sized layouts: many
601 /// methods in the `Alloc` trait state that allocation requests
602 /// must be non-zero size, or else undefined behavior can result.
603 ///
604 /// * However, some higher-level allocation methods (`alloc_one`,
605 ///   `alloc_array`) are well-defined on zero-sized types and can
606 ///   optionally support them: it is left up to the implementor
607 ///   whether to return `Err`, or to return `Ok` with some pointer.
608 ///
609 /// * If an `Alloc` implementation chooses to return `Ok` in this
610 ///   case (i.e. the pointer denotes a zero-sized inaccessible block)
611 ///   then that returned pointer must be considered "currently
612 ///   allocated". On such an allocator, *all* methods that take
613 ///   currently-allocated pointers as inputs must accept these
614 ///   zero-sized pointers, *without* causing undefined behavior.
615 ///
616 /// * In other words, if a zero-sized pointer can flow out of an
617 ///   allocator, then that allocator must likewise accept that pointer
618 ///   flowing back into its deallocation and reallocation methods.
619 ///
620 /// Some of the methods require that a layout *fit* a memory block.
621 /// What it means for a layout to "fit" a memory block means (or
622 /// equivalently, for a memory block to "fit" a layout) is that the
623 /// following two conditions must hold:
624 ///
625 /// 1. The block's starting address must be aligned to `layout.align()`.
626 ///
627 /// 2. The block's size must fall in the range `[use_min, use_max]`, where:
628 ///
629 ///    * `use_min` is `self.usable_size(layout).0`, and
630 ///
631 ///    * `use_max` is the capacity that was (or would have been)
632 ///      returned when (if) the block was allocated via a call to
633 ///      `alloc_excess` or `realloc_excess`.
634 ///
635 /// Note that:
636 ///
637 ///  * the size of the layout most recently used to allocate the block
638 ///    is guaranteed to be in the range `[use_min, use_max]`, and
639 ///
640 ///  * a lower-bound on `use_max` can be safely approximated by a call to
641 ///    `usable_size`.
642 ///
643 ///  * if a layout `k` fits a memory block (denoted by `ptr`)
644 ///    currently allocated via an allocator `a`, then it is legal to
645 ///    use that layout to deallocate it, i.e. `a.dealloc(ptr, k);`.
646 ///
647 /// # Unsafety
648 ///
649 /// The `Alloc` trait is an `unsafe` trait for a number of reasons, and
650 /// implementors must ensure that they adhere to these contracts:
651 ///
652 /// * Pointers returned from allocation functions must point to valid memory and
653 ///   retain their validity until at least the instance of `Alloc` is dropped
654 ///   itself.
655 ///
656 /// * `Layout` queries and calculations in general must be correct. Callers of
657 ///   this trait are allowed to rely on the contracts defined on each method,
658 ///   and implementors must ensure such contracts remain true.
659 ///
660 /// Note that this list may get tweaked over time as clarifications are made in
661 /// the future.
662 #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
663 pub unsafe trait Alloc {
664
665     // (Note: some existing allocators have unspecified but well-defined
666     // behavior in response to a zero size allocation request ;
667     // e.g. in C, `malloc` of 0 will either return a null pointer or a
668     // unique pointer, but will not have arbitrary undefined
669     // behavior.
670     // However in jemalloc for example,
671     // `mallocx(0)` is documented as undefined behavior.)
672
673     /// Returns a pointer meeting the size and alignment guarantees of
674     /// `layout`.
675     ///
676     /// If this method returns an `Ok(addr)`, then the `addr` returned
677     /// will be non-null address pointing to a block of storage
678     /// suitable for holding an instance of `layout`.
679     ///
680     /// The returned block of storage may or may not have its contents
681     /// initialized. (Extension subtraits might restrict this
682     /// behavior, e.g. to ensure initialization to particular sets of
683     /// bit patterns.)
684     ///
685     /// # Safety
686     ///
687     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
688     /// if the caller does not ensure that `layout` has non-zero size.
689     ///
690     /// (Extension subtraits might provide more specific bounds on
691     /// behavior, e.g. guarantee a sentinel address or a null pointer
692     /// in response to a zero-size allocation request.)
693     ///
694     /// # Errors
695     ///
696     /// Returning `Err` indicates that either memory is exhausted or
697     /// `layout` does not meet allocator's size or alignment
698     /// constraints.
699     ///
700     /// Implementations are encouraged to return `Err` on memory
701     /// exhaustion rather than panicking or aborting, but this is not
702     /// a strict requirement. (Specifically: it is *legal* to
703     /// implement this trait atop an underlying native allocation
704     /// library that aborts on memory exhaustion.)
705     ///
706     /// Clients wishing to abort computation in response to an
707     /// allocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
708     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
709     ///
710     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
711     unsafe fn alloc(&mut self, layout: Layout) -> Result<NonNull<u8>, AllocErr>;
712
713     /// Deallocate the memory referenced by `ptr`.
714     ///
715     /// # Safety
716     ///
717     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
718     /// if the caller does not ensure all of the following:
719     ///
720     /// * `ptr` must denote a block of memory currently allocated via
721     ///   this allocator,
722     ///
723     /// * `layout` must *fit* that block of memory,
724     ///
725     /// * In addition to fitting the block of memory `layout`, the
726     ///   alignment of the `layout` must match the alignment used
727     ///   to allocate that block of memory.
728     unsafe fn dealloc(&mut self, ptr: NonNull<u8>, layout: Layout);
729
730     // == ALLOCATOR-SPECIFIC QUANTITIES AND LIMITS ==
731     // usable_size
732
733     /// Returns bounds on the guaranteed usable size of a successful
734     /// allocation created with the specified `layout`.
735     ///
736     /// In particular, if one has a memory block allocated via a given
737     /// allocator `a` and layout `k` where `a.usable_size(k)` returns
738     /// `(l, u)`, then one can pass that block to `a.dealloc()` with a
739     /// layout in the size range [l, u].
740     ///
741     /// (All implementors of `usable_size` must ensure that
742     /// `l <= k.size() <= u`)
743     ///
744     /// Both the lower- and upper-bounds (`l` and `u` respectively)
745     /// are provided, because an allocator based on size classes could
746     /// misbehave if one attempts to deallocate a block without
747     /// providing a correct value for its size (i.e., one within the
748     /// range `[l, u]`).
749     ///
750     /// Clients who wish to make use of excess capacity are encouraged
751     /// to use the `alloc_excess` and `realloc_excess` instead, as
752     /// this method is constrained to report conservative values that
753     /// serve as valid bounds for *all possible* allocation method
754     /// calls.
755     ///
756     /// However, for clients that do not wish to track the capacity
757     /// returned by `alloc_excess` locally, this method is likely to
758     /// produce useful results.
759     #[inline]
760     fn usable_size(&self, layout: &Layout) -> (usize, usize) {
761         (layout.size(), layout.size())
762     }
763
764     // == METHODS FOR MEMORY REUSE ==
765     // realloc. alloc_excess, realloc_excess
766
767     /// Returns a pointer suitable for holding data described by
768     /// a new layout with `layout`’s alginment and a size given
769     /// by `new_size`. To
770     /// accomplish this, this may extend or shrink the allocation
771     /// referenced by `ptr` to fit the new layout.
772     ///
773     /// If this returns `Ok`, then ownership of the memory block
774     /// referenced by `ptr` has been transferred to this
775     /// allocator. The memory may or may not have been freed, and
776     /// should be considered unusable (unless of course it was
777     /// transferred back to the caller again via the return value of
778     /// this method).
779     ///
780     /// If this method returns `Err`, then ownership of the memory
781     /// block has not been transferred to this allocator, and the
782     /// contents of the memory block are unaltered.
783     ///
784     /// # Safety
785     ///
786     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
787     /// if the caller does not ensure all of the following:
788     ///
789     /// * `ptr` must be currently allocated via this allocator,
790     ///
791     /// * `layout` must *fit* the `ptr` (see above). (The `new_size`
792     ///   argument need not fit it.)
793     ///
794     /// * `new_size` must be greater than zero.
795     ///
796     /// * `new_size`, when rounded up to the nearest multiple of `layout.align()`,
797     ///   must not overflow (i.e. the rounded value must be less than `usize::MAX`).
798     ///
799     /// (Extension subtraits might provide more specific bounds on
800     /// behavior, e.g. guarantee a sentinel address or a null pointer
801     /// in response to a zero-size allocation request.)
802     ///
803     /// # Errors
804     ///
805     /// Returns `Err` only if the new layout
806     /// does not meet the allocator's size
807     /// and alignment constraints of the allocator, or if reallocation
808     /// otherwise fails.
809     ///
810     /// Implementations are encouraged to return `Err` on memory
811     /// exhaustion rather than panicking or aborting, but this is not
812     /// a strict requirement. (Specifically: it is *legal* to
813     /// implement this trait atop an underlying native allocation
814     /// library that aborts on memory exhaustion.)
815     ///
816     /// Clients wishing to abort computation in response to a
817     /// reallocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
818     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
819     ///
820     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
821     unsafe fn realloc(&mut self,
822                       ptr: NonNull<u8>,
823                       layout: Layout,
824                       new_size: usize) -> Result<NonNull<u8>, AllocErr> {
825         let old_size = layout.size();
826
827         if new_size >= old_size {
828             if let Ok(()) = self.grow_in_place(ptr, layout.clone(), new_size) {
829                 return Ok(ptr);
830             }
831         } else if new_size < old_size {
832             if let Ok(()) = self.shrink_in_place(ptr, layout.clone(), new_size) {
833                 return Ok(ptr);
834             }
835         }
836
837         // otherwise, fall back on alloc + copy + dealloc.
838         let new_layout = Layout::from_size_align_unchecked(new_size, layout.align());
839         let result = self.alloc(new_layout);
840         if let Ok(new_ptr) = result {
841             ptr::copy_nonoverlapping(ptr.as_ptr(),
842                                      new_ptr.as_ptr(),
843                                      cmp::min(old_size, new_size));
844             self.dealloc(ptr, layout);
845         }
846         result
847     }
848
849     /// Behaves like `alloc`, but also ensures that the contents
850     /// are set to zero before being returned.
851     ///
852     /// # Safety
853     ///
854     /// This function is unsafe for the same reasons that `alloc` is.
855     ///
856     /// # Errors
857     ///
858     /// Returning `Err` indicates that either memory is exhausted or
859     /// `layout` does not meet allocator's size or alignment
860     /// constraints, just as in `alloc`.
861     ///
862     /// Clients wishing to abort computation in response to an
863     /// allocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
864     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
865     ///
866     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
867     unsafe fn alloc_zeroed(&mut self, layout: Layout) -> Result<NonNull<u8>, AllocErr> {
868         let size = layout.size();
869         let p = self.alloc(layout);
870         if let Ok(p) = p {
871             ptr::write_bytes(p.as_ptr(), 0, size);
872         }
873         p
874     }
875
876     /// Behaves like `alloc`, but also returns the whole size of
877     /// the returned block. For some `layout` inputs, like arrays, this
878     /// may include extra storage usable for additional data.
879     ///
880     /// # Safety
881     ///
882     /// This function is unsafe for the same reasons that `alloc` is.
883     ///
884     /// # Errors
885     ///
886     /// Returning `Err` indicates that either memory is exhausted or
887     /// `layout` does not meet allocator's size or alignment
888     /// constraints, just as in `alloc`.
889     ///
890     /// Clients wishing to abort computation in response to an
891     /// allocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
892     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
893     ///
894     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
895     unsafe fn alloc_excess(&mut self, layout: Layout) -> Result<Excess, AllocErr> {
896         let usable_size = self.usable_size(&layout);
897         self.alloc(layout).map(|p| Excess(p, usable_size.1))
898     }
899
900     /// Behaves like `realloc`, but also returns the whole size of
901     /// the returned block. For some `layout` inputs, like arrays, this
902     /// may include extra storage usable for additional data.
903     ///
904     /// # Safety
905     ///
906     /// This function is unsafe for the same reasons that `realloc` is.
907     ///
908     /// # Errors
909     ///
910     /// Returning `Err` indicates that either memory is exhausted or
911     /// `layout` does not meet allocator's size or alignment
912     /// constraints, just as in `realloc`.
913     ///
914     /// Clients wishing to abort computation in response to a
915     /// reallocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
916     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
917     ///
918     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
919     unsafe fn realloc_excess(&mut self,
920                              ptr: NonNull<u8>,
921                              layout: Layout,
922                              new_size: usize) -> Result<Excess, AllocErr> {
923         let new_layout = Layout::from_size_align_unchecked(new_size, layout.align());
924         let usable_size = self.usable_size(&new_layout);
925         self.realloc(ptr, layout, new_size)
926             .map(|p| Excess(p, usable_size.1))
927     }
928
929     /// Attempts to extend the allocation referenced by `ptr` to fit `new_size`.
930     ///
931     /// If this returns `Ok`, then the allocator has asserted that the
932     /// memory block referenced by `ptr` now fits `new_size`, and thus can
933     /// be used to carry data of a layout of that size and same alignment as
934     /// `layout`. (The allocator is allowed to
935     /// expend effort to accomplish this, such as extending the memory block to
936     /// include successor blocks, or virtual memory tricks.)
937     ///
938     /// Regardless of what this method returns, ownership of the
939     /// memory block referenced by `ptr` has not been transferred, and
940     /// the contents of the memory block are unaltered.
941     ///
942     /// # Safety
943     ///
944     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
945     /// if the caller does not ensure all of the following:
946     ///
947     /// * `ptr` must be currently allocated via this allocator,
948     ///
949     /// * `layout` must *fit* the `ptr` (see above); note the
950     ///   `new_size` argument need not fit it,
951     ///
952     /// * `new_size` must not be less than `layout.size()`,
953     ///
954     /// # Errors
955     ///
956     /// Returns `Err(CannotReallocInPlace)` when the allocator is
957     /// unable to assert that the memory block referenced by `ptr`
958     /// could fit `layout`.
959     ///
960     /// Note that one cannot pass `CannotReallocInPlace` to the `handle_alloc_error`
961     /// function; clients are expected either to be able to recover from
962     /// `grow_in_place` failures without aborting, or to fall back on
963     /// another reallocation method before resorting to an abort.
964     unsafe fn grow_in_place(&mut self,
965                             ptr: NonNull<u8>,
966                             layout: Layout,
967                             new_size: usize) -> Result<(), CannotReallocInPlace> {
968         let _ = ptr; // this default implementation doesn't care about the actual address.
969         debug_assert!(new_size >= layout.size());
970         let (_l, u) = self.usable_size(&layout);
971         // _l <= layout.size()                       [guaranteed by usable_size()]
972         //       layout.size() <= new_layout.size()  [required by this method]
973         if new_size <= u {
974             Ok(())
975         } else {
976             Err(CannotReallocInPlace)
977         }
978     }
979
980     /// Attempts to shrink the allocation referenced by `ptr` to fit `new_size`.
981     ///
982     /// If this returns `Ok`, then the allocator has asserted that the
983     /// memory block referenced by `ptr` now fits `new_size`, and
984     /// thus can only be used to carry data of that smaller
985     /// layout. (The allocator is allowed to take advantage of this,
986     /// carving off portions of the block for reuse elsewhere.) The
987     /// truncated contents of the block within the smaller layout are
988     /// unaltered, and ownership of block has not been transferred.
989     ///
990     /// If this returns `Err`, then the memory block is considered to
991     /// still represent the original (larger) `layout`. None of the
992     /// block has been carved off for reuse elsewhere, ownership of
993     /// the memory block has not been transferred, and the contents of
994     /// the memory block are unaltered.
995     ///
996     /// # Safety
997     ///
998     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
999     /// if the caller does not ensure all of the following:
1000     ///
1001     /// * `ptr` must be currently allocated via this allocator,
1002     ///
1003     /// * `layout` must *fit* the `ptr` (see above); note the
1004     ///   `new_size` argument need not fit it,
1005     ///
1006     /// * `new_size` must not be greater than `layout.size()`
1007     ///   (and must be greater than zero),
1008     ///
1009     /// # Errors
1010     ///
1011     /// Returns `Err(CannotReallocInPlace)` when the allocator is
1012     /// unable to assert that the memory block referenced by `ptr`
1013     /// could fit `layout`.
1014     ///
1015     /// Note that one cannot pass `CannotReallocInPlace` to the `handle_alloc_error`
1016     /// function; clients are expected either to be able to recover from
1017     /// `shrink_in_place` failures without aborting, or to fall back
1018     /// on another reallocation method before resorting to an abort.
1019     unsafe fn shrink_in_place(&mut self,
1020                               ptr: NonNull<u8>,
1021                               layout: Layout,
1022                               new_size: usize) -> Result<(), CannotReallocInPlace> {
1023         let _ = ptr; // this default implementation doesn't care about the actual address.
1024         debug_assert!(new_size <= layout.size());
1025         let (l, _u) = self.usable_size(&layout);
1026         //                      layout.size() <= _u  [guaranteed by usable_size()]
1027         // new_layout.size() <= layout.size()        [required by this method]
1028         if l <= new_size {
1029             Ok(())
1030         } else {
1031             Err(CannotReallocInPlace)
1032         }
1033     }
1034
1035
1036     // == COMMON USAGE PATTERNS ==
1037     // alloc_one, dealloc_one, alloc_array, realloc_array. dealloc_array
1038
1039     /// Allocates a block suitable for holding an instance of `T`.
1040     ///
1041     /// Captures a common usage pattern for allocators.
1042     ///
1043     /// The returned block is suitable for passing to the
1044     /// `alloc`/`realloc` methods of this allocator.
1045     ///
1046     /// Note to implementors: If this returns `Ok(ptr)`, then `ptr`
1047     /// must be considered "currently allocated" and must be
1048     /// acceptable input to methods such as `realloc` or `dealloc`,
1049     /// *even if* `T` is a zero-sized type. In other words, if your
1050     /// `Alloc` implementation overrides this method in a manner
1051     /// that can return a zero-sized `ptr`, then all reallocation and
1052     /// deallocation methods need to be similarly overridden to accept
1053     /// such values as input.
1054     ///
1055     /// # Errors
1056     ///
1057     /// Returning `Err` indicates that either memory is exhausted or
1058     /// `T` does not meet allocator's size or alignment constraints.
1059     ///
1060     /// For zero-sized `T`, may return either of `Ok` or `Err`, but
1061     /// will *not* yield undefined behavior.
1062     ///
1063     /// Clients wishing to abort computation in response to an
1064     /// allocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
1065     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
1066     ///
1067     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
1068     fn alloc_one<T>(&mut self) -> Result<NonNull<T>, AllocErr>
1069         where Self: Sized
1070     {
1071         let k = Layout::new::<T>();
1072         if k.size() > 0 {
1073             unsafe { self.alloc(k).map(|p| p.cast()) }
1074         } else {
1075             Err(AllocErr)
1076         }
1077     }
1078
1079     /// Deallocates a block suitable for holding an instance of `T`.
1080     ///
1081     /// The given block must have been produced by this allocator,
1082     /// and must be suitable for storing a `T` (in terms of alignment
1083     /// as well as minimum and maximum size); otherwise yields
1084     /// undefined behavior.
1085     ///
1086     /// Captures a common usage pattern for allocators.
1087     ///
1088     /// # Safety
1089     ///
1090     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
1091     /// if the caller does not ensure both:
1092     ///
1093     /// * `ptr` must denote a block of memory currently allocated via this allocator
1094     ///
1095     /// * the layout of `T` must *fit* that block of memory.
1096     unsafe fn dealloc_one<T>(&mut self, ptr: NonNull<T>)
1097         where Self: Sized
1098     {
1099         let k = Layout::new::<T>();
1100         if k.size() > 0 {
1101             self.dealloc(ptr.cast(), k);
1102         }
1103     }
1104
1105     /// Allocates a block suitable for holding `n` instances of `T`.
1106     ///
1107     /// Captures a common usage pattern for allocators.
1108     ///
1109     /// The returned block is suitable for passing to the
1110     /// `alloc`/`realloc` methods of this allocator.
1111     ///
1112     /// Note to implementors: If this returns `Ok(ptr)`, then `ptr`
1113     /// must be considered "currently allocated" and must be
1114     /// acceptable input to methods such as `realloc` or `dealloc`,
1115     /// *even if* `T` is a zero-sized type. In other words, if your
1116     /// `Alloc` implementation overrides this method in a manner
1117     /// that can return a zero-sized `ptr`, then all reallocation and
1118     /// deallocation methods need to be similarly overridden to accept
1119     /// such values as input.
1120     ///
1121     /// # Errors
1122     ///
1123     /// Returning `Err` indicates that either memory is exhausted or
1124     /// `[T; n]` does not meet allocator's size or alignment
1125     /// constraints.
1126     ///
1127     /// For zero-sized `T` or `n == 0`, may return either of `Ok` or
1128     /// `Err`, but will *not* yield undefined behavior.
1129     ///
1130     /// Always returns `Err` on arithmetic overflow.
1131     ///
1132     /// Clients wishing to abort computation in response to an
1133     /// allocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
1134     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
1135     ///
1136     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
1137     fn alloc_array<T>(&mut self, n: usize) -> Result<NonNull<T>, AllocErr>
1138         where Self: Sized
1139     {
1140         match Layout::array::<T>(n) {
1141             Ok(ref layout) if layout.size() > 0 => {
1142                 unsafe {
1143                     self.alloc(layout.clone()).map(|p| p.cast())
1144                 }
1145             }
1146             _ => Err(AllocErr),
1147         }
1148     }
1149
1150     /// Reallocates a block previously suitable for holding `n_old`
1151     /// instances of `T`, returning a block suitable for holding
1152     /// `n_new` instances of `T`.
1153     ///
1154     /// Captures a common usage pattern for allocators.
1155     ///
1156     /// The returned block is suitable for passing to the
1157     /// `alloc`/`realloc` methods of this allocator.
1158     ///
1159     /// # Safety
1160     ///
1161     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
1162     /// if the caller does not ensure all of the following:
1163     ///
1164     /// * `ptr` must be currently allocated via this allocator,
1165     ///
1166     /// * the layout of `[T; n_old]` must *fit* that block of memory.
1167     ///
1168     /// # Errors
1169     ///
1170     /// Returning `Err` indicates that either memory is exhausted or
1171     /// `[T; n_new]` does not meet allocator's size or alignment
1172     /// constraints.
1173     ///
1174     /// For zero-sized `T` or `n_new == 0`, may return either of `Ok` or
1175     /// `Err`, but will *not* yield undefined behavior.
1176     ///
1177     /// Always returns `Err` on arithmetic overflow.
1178     ///
1179     /// Clients wishing to abort computation in response to a
1180     /// reallocation error are encouraged to call the [`handle_alloc_error`] function,
1181     /// rather than directly invoking `panic!` or similar.
1182     ///
1183     /// [`handle_alloc_error`]: ../../alloc/alloc/fn.handle_alloc_error.html
1184     unsafe fn realloc_array<T>(&mut self,
1185                                ptr: NonNull<T>,
1186                                n_old: usize,
1187                                n_new: usize) -> Result<NonNull<T>, AllocErr>
1188         where Self: Sized
1189     {
1190         match (Layout::array::<T>(n_old), Layout::array::<T>(n_new)) {
1191             (Ok(ref k_old), Ok(ref k_new)) if k_old.size() > 0 && k_new.size() > 0 => {
1192                 debug_assert!(k_old.align() == k_new.align());
1193                 self.realloc(ptr.cast(), k_old.clone(), k_new.size()).map(NonNull::cast)
1194             }
1195             _ => {
1196                 Err(AllocErr)
1197             }
1198         }
1199     }
1200
1201     /// Deallocates a block suitable for holding `n` instances of `T`.
1202     ///
1203     /// Captures a common usage pattern for allocators.
1204     ///
1205     /// # Safety
1206     ///
1207     /// This function is unsafe because undefined behavior can result
1208     /// if the caller does not ensure both:
1209     ///
1210     /// * `ptr` must denote a block of memory currently allocated via this allocator
1211     ///
1212     /// * the layout of `[T; n]` must *fit* that block of memory.
1213     ///
1214     /// # Errors
1215     ///
1216     /// Returning `Err` indicates that either `[T; n]` or the given
1217     /// memory block does not meet allocator's size or alignment
1218     /// constraints.
1219     ///
1220     /// Always returns `Err` on arithmetic overflow.
1221     unsafe fn dealloc_array<T>(&mut self, ptr: NonNull<T>, n: usize) -> Result<(), AllocErr>
1222         where Self: Sized
1223     {
1224         match Layout::array::<T>(n) {
1225             Ok(ref k) if k.size() > 0 => {
1226                 Ok(self.dealloc(ptr.cast(), k.clone()))
1227             }
1228             _ => {
1229                 Err(AllocErr)
1230             }
1231         }
1232     }
1233 }