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1 //! Functionality for ordering and comparison.
2 //!
3 //! This module contains various tools for ordering and comparing values. In
4 //! summary:
5 //!
6 //! * [`Eq`] and [`PartialEq`] are traits that allow you to define total and
7 //!   partial equality between values, respectively. Implementing them overloads
8 //!   the `==` and `!=` operators.
9 //! * [`Ord`] and [`PartialOrd`] are traits that allow you to define total and
10 //!   partial orderings between values, respectively. Implementing them overloads
11 //!   the `<`, `<=`, `>`, and `>=` operators.
12 //! * [`Ordering`] is an enum returned by the main functions of [`Ord`] and
13 //!   [`PartialOrd`], and describes an ordering.
14 //! * [`Reverse`] is a struct that allows you to easily reverse an ordering.
15 //! * [`max`] and [`min`] are functions that build off of [`Ord`] and allow you
16 //!   to find the maximum or minimum of two values.
17 //!
18 //! For more details, see the respective documentation of each item in the list.
19 //!
20 //! [`Eq`]: trait.Eq.html
21 //! [`PartialEq`]: trait.PartialEq.html
22 //! [`Ord`]: trait.Ord.html
23 //! [`PartialOrd`]: trait.PartialOrd.html
24 //! [`Ordering`]: enum.Ordering.html
25 //! [`Reverse`]: struct.Reverse.html
26 //! [`max`]: fn.max.html
27 //! [`min`]: fn.min.html
28
29 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
30
31 use self::Ordering::*;
32
33 /// Trait for equality comparisons which are [partial equivalence
34 /// relations](http://en.wikipedia.org/wiki/Partial_equivalence_relation).
35 ///
36 /// This trait allows for partial equality, for types that do not have a full
37 /// equivalence relation. For example, in floating point numbers `NaN != NaN`,
38 /// so floating point types implement `PartialEq` but not `Eq`.
39 ///
40 /// Formally, the equality must be (for all `a`, `b` and `c`):
41 ///
42 /// - symmetric: `a == b` implies `b == a`; and
43 /// - transitive: `a == b` and `b == c` implies `a == c`.
44 ///
45 /// Note that these requirements mean that the trait itself must be implemented
46 /// symmetrically and transitively: if `T: PartialEq<U>` and `U: PartialEq<V>`
47 /// then `U: PartialEq<T>` and `T: PartialEq<V>`.
48 ///
49 /// ## Derivable
50 ///
51 /// This trait can be used with `#[derive]`. When `derive`d on structs, two
52 /// instances are equal if all fields are equal, and not equal if any fields
53 /// are not equal. When `derive`d on enums, each variant is equal to itself
54 /// and not equal to the other variants.
55 ///
56 /// ## How can I implement `PartialEq`?
57 ///
58 /// PartialEq only requires the `eq` method to be implemented; `ne` is defined
59 /// in terms of it by default. Any manual implementation of `ne` *must* respect
60 /// the rule that `eq` is a strict inverse of `ne`; that is, `!(a == b)` if and
61 /// only if `a != b`.
62 ///
63 /// Implementations of `PartialEq`, `PartialOrd`, and `Ord` *must* agree with
64 /// each other. It's easy to accidentally make them disagree by deriving some
65 /// of the traits and manually implementing others.
66 ///
67 /// An example implementation for a domain in which two books are considered
68 /// the same book if their ISBN matches, even if the formats differ:
69 ///
70 /// ```
71 /// enum BookFormat {
72 ///     Paperback,
73 ///     Hardback,
74 ///     Ebook,
75 /// }
76 ///
77 /// struct Book {
78 ///     isbn: i32,
79 ///     format: BookFormat,
80 /// }
81 ///
82 /// impl PartialEq for Book {
83 ///     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
84 ///         self.isbn == other.isbn
85 ///     }
86 /// }
87 ///
88 /// let b1 = Book { isbn: 3, format: BookFormat::Paperback };
89 /// let b2 = Book { isbn: 3, format: BookFormat::Ebook };
90 /// let b3 = Book { isbn: 10, format: BookFormat::Paperback };
91 ///
92 /// assert!(b1 == b2);
93 /// assert!(b1 != b3);
94 /// ```
95 ///
96 /// ## How can I compare two different types?
97 ///
98 /// The type you can compare with is controlled by `PartialEq`'s type parameter.
99 /// For example, let's tweak our previous code a bit:
100 ///
101 /// ```
102 /// // The derive implements <BookFormat> == <BookFormat> comparisons
103 /// #[derive(PartialEq)]
104 /// enum BookFormat {
105 ///     Paperback,
106 ///     Hardback,
107 ///     Ebook,
108 /// }
109 ///
110 /// struct Book {
111 ///     isbn: i32,
112 ///     format: BookFormat,
113 /// }
114 ///
115 /// // Implement <Book> == <BookFormat> comparisons
116 /// impl PartialEq<BookFormat> for Book {
117 ///     fn eq(&self, other: &BookFormat) -> bool {
118 ///         self.format == *other
119 ///     }
120 /// }
121 ///
122 /// // Implement <BookFormat> == <Book> comparisons
123 /// impl PartialEq<Book> for BookFormat {
124 ///     fn eq(&self, other: &Book) -> bool {
125 ///         *self == other.format
126 ///     }
127 /// }
128 ///
129 /// let b1 = Book { isbn: 3, format: BookFormat::Paperback };
130 ///
131 /// assert!(b1 == BookFormat::Paperback);
132 /// assert!(BookFormat::Ebook != b1);
133 /// ```
134 ///
135 /// By changing `impl PartialEq for Book` to `impl PartialEq<BookFormat> for Book`,
136 /// we allow `BookFormat`s to be compared with `Book`s.
137 ///
138 /// A comparison like the one above, which ignores some fields of the struct,
139 /// can be dangerous. It can easily lead to an unintended violation of the
140 /// requirements for a partial equivalence relation. For example, if we kept
141 /// the above implementation of `PartialEq<Book>` for `BookFormat` and added an
142 /// implementation of `PartialEq<Book>` for `Book` (either via a `#[derive]` or
143 /// via the manual implementation from the first example) then the result would
144 /// violate transitivity:
145 ///
146 /// ```should_panic
147 /// #[derive(PartialEq)]
148 /// enum BookFormat {
149 ///     Paperback,
150 ///     Hardback,
151 ///     Ebook,
152 /// }
153 ///
154 /// #[derive(PartialEq)]
155 /// struct Book {
156 ///     isbn: i32,
157 ///     format: BookFormat,
158 /// }
159 ///
160 /// impl PartialEq<BookFormat> for Book {
161 ///     fn eq(&self, other: &BookFormat) -> bool {
162 ///         self.format == *other
163 ///     }
164 /// }
165 ///
166 /// impl PartialEq<Book> for BookFormat {
167 ///     fn eq(&self, other: &Book) -> bool {
168 ///         *self == other.format
169 ///     }
170 /// }
171 ///
172 /// fn main() {
173 ///     let b1 = Book { isbn: 1, format: BookFormat::Paperback };
174 ///     let b2 = Book { isbn: 2, format: BookFormat::Paperback };
175 ///
176 ///     assert!(b1 == BookFormat::Paperback);
177 ///     assert!(BookFormat::Paperback == b2);
178 ///
179 ///     // The following should hold by transitivity but doesn't.
180 ///     assert!(b1 == b2); // <-- PANICS
181 /// }
182 /// ```
183 ///
184 /// # Examples
185 ///
186 /// ```
187 /// let x: u32 = 0;
188 /// let y: u32 = 1;
189 ///
190 /// assert_eq!(x == y, false);
191 /// assert_eq!(x.eq(&y), false);
192 /// ```
193 #[lang = "eq"]
194 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
195 #[doc(alias = "==")]
196 #[doc(alias = "!=")]
197 #[rustc_on_unimplemented(
198     message = "can't compare `{Self}` with `{Rhs}`",
199     label = "no implementation for `{Self} == {Rhs}`"
200 )]
201 pub trait PartialEq<Rhs: ?Sized = Self> {
202     /// This method tests for `self` and `other` values to be equal, and is used
203     /// by `==`.
204     #[must_use]
205     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
206     fn eq(&self, other: &Rhs) -> bool;
207
208     /// This method tests for `!=`.
209     #[inline]
210     #[must_use]
211     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
212     fn ne(&self, other: &Rhs) -> bool {
213         !self.eq(other)
214     }
215 }
216
217 /// Derive macro generating an impl of the trait `PartialEq`.
218 #[rustc_builtin_macro]
219 #[stable(feature = "builtin_macro_prelude", since = "1.38.0")]
220 #[allow_internal_unstable(core_intrinsics, structural_match)]
221 pub macro PartialEq($item:item) {
222     /* compiler built-in */
223 }
224
225 /// Trait for equality comparisons which are [equivalence relations](
226 /// https://en.wikipedia.org/wiki/Equivalence_relation).
227 ///
228 /// This means, that in addition to `a == b` and `a != b` being strict inverses, the equality must
229 /// be (for all `a`, `b` and `c`):
230 ///
231 /// - reflexive: `a == a`;
232 /// - symmetric: `a == b` implies `b == a`; and
233 /// - transitive: `a == b` and `b == c` implies `a == c`.
234 ///
235 /// This property cannot be checked by the compiler, and therefore `Eq` implies
236 /// `PartialEq`, and has no extra methods.
237 ///
238 /// ## Derivable
239 ///
240 /// This trait can be used with `#[derive]`. When `derive`d, because `Eq` has
241 /// no extra methods, it is only informing the compiler that this is an
242 /// equivalence relation rather than a partial equivalence relation. Note that
243 /// the `derive` strategy requires all fields are `Eq`, which isn't
244 /// always desired.
245 ///
246 /// ## How can I implement `Eq`?
247 ///
248 /// If you cannot use the `derive` strategy, specify that your type implements
249 /// `Eq`, which has no methods:
250 ///
251 /// ```
252 /// enum BookFormat { Paperback, Hardback, Ebook }
253 /// struct Book {
254 ///     isbn: i32,
255 ///     format: BookFormat,
256 /// }
257 /// impl PartialEq for Book {
258 ///     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
259 ///         self.isbn == other.isbn
260 ///     }
261 /// }
262 /// impl Eq for Book {}
263 /// ```
264 #[doc(alias = "==")]
265 #[doc(alias = "!=")]
266 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
267 pub trait Eq: PartialEq<Self> {
268     // this method is used solely by #[deriving] to assert
269     // that every component of a type implements #[deriving]
270     // itself, the current deriving infrastructure means doing this
271     // assertion without using a method on this trait is nearly
272     // impossible.
273     //
274     // This should never be implemented by hand.
275     #[doc(hidden)]
276     #[inline]
277     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
278     fn assert_receiver_is_total_eq(&self) {}
279 }
280
281 /// Derive macro generating an impl of the trait `Eq`.
282 #[rustc_builtin_macro]
283 #[stable(feature = "builtin_macro_prelude", since = "1.38.0")]
284 #[allow_internal_unstable(core_intrinsics, derive_eq, structural_match)]
285 pub macro Eq($item:item) {
286     /* compiler built-in */
287 }
288
289 // FIXME: this struct is used solely by #[derive] to
290 // assert that every component of a type implements Eq.
291 //
292 // This struct should never appear in user code.
293 #[doc(hidden)]
294 #[allow(missing_debug_implementations)]
295 #[unstable(feature = "derive_eq", reason = "deriving hack, should not be public", issue = "none")]
296 pub struct AssertParamIsEq<T: Eq + ?Sized> {
297     _field: crate::marker::PhantomData<T>,
298 }
299
300 /// An `Ordering` is the result of a comparison between two values.
301 ///
302 /// # Examples
303 ///
304 /// ```
305 /// use std::cmp::Ordering;
306 ///
307 /// let result = 1.cmp(&2);
308 /// assert_eq!(Ordering::Less, result);
309 ///
310 /// let result = 1.cmp(&1);
311 /// assert_eq!(Ordering::Equal, result);
312 ///
313 /// let result = 2.cmp(&1);
314 /// assert_eq!(Ordering::Greater, result);
315 /// ```
316 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Debug, Hash)]
317 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
318 pub enum Ordering {
319     /// An ordering where a compared value is less than another.
320     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
321     Less = -1,
322     /// An ordering where a compared value is equal to another.
323     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
324     Equal = 0,
325     /// An ordering where a compared value is greater than another.
326     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
327     Greater = 1,
328 }
329
330 impl Ordering {
331     /// Reverses the `Ordering`.
332     ///
333     /// * `Less` becomes `Greater`.
334     /// * `Greater` becomes `Less`.
335     /// * `Equal` becomes `Equal`.
336     ///
337     /// # Examples
338     ///
339     /// Basic behavior:
340     ///
341     /// ```
342     /// use std::cmp::Ordering;
343     ///
344     /// assert_eq!(Ordering::Less.reverse(), Ordering::Greater);
345     /// assert_eq!(Ordering::Equal.reverse(), Ordering::Equal);
346     /// assert_eq!(Ordering::Greater.reverse(), Ordering::Less);
347     /// ```
348     ///
349     /// This method can be used to reverse a comparison:
350     ///
351     /// ```
352     /// let data: &mut [_] = &mut [2, 10, 5, 8];
353     ///
354     /// // sort the array from largest to smallest.
355     /// data.sort_by(|a, b| a.cmp(b).reverse());
356     ///
357     /// let b: &mut [_] = &mut [10, 8, 5, 2];
358     /// assert!(data == b);
359     /// ```
360     #[inline]
361     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
362     pub fn reverse(self) -> Ordering {
363         match self {
364             Less => Greater,
365             Equal => Equal,
366             Greater => Less,
367         }
368     }
369
370     /// Chains two orderings.
371     ///
372     /// Returns `self` when it's not `Equal`. Otherwise returns `other`.
373     /// # Examples
374     ///
375     /// ```
376     /// use std::cmp::Ordering;
377     ///
378     /// let result = Ordering::Equal.then(Ordering::Less);
379     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
380     ///
381     /// let result = Ordering::Less.then(Ordering::Equal);
382     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
383     ///
384     /// let result = Ordering::Less.then(Ordering::Greater);
385     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
386     ///
387     /// let result = Ordering::Equal.then(Ordering::Equal);
388     /// assert_eq!(result, Ordering::Equal);
389     ///
390     /// let x: (i64, i64, i64) = (1, 2, 7);
391     /// let y: (i64, i64, i64) = (1, 5, 3);
392     /// let result = x.0.cmp(&y.0).then(x.1.cmp(&y.1)).then(x.2.cmp(&y.2));
393     ///
394     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
395     /// ```
396     #[inline]
397     #[stable(feature = "ordering_chaining", since = "1.17.0")]
398     pub fn then(self, other: Ordering) -> Ordering {
399         match self {
400             Equal => other,
401             _ => self,
402         }
403     }
404
405     /// Chains the ordering with the given function.
406     ///
407     /// Returns `self` when it's not `Equal`. Otherwise calls `f` and returns
408     /// the result.
409     ///
410     /// # Examples
411     ///
412     /// ```
413     /// use std::cmp::Ordering;
414     ///
415     /// let result = Ordering::Equal.then_with(|| Ordering::Less);
416     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
417     ///
418     /// let result = Ordering::Less.then_with(|| Ordering::Equal);
419     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
420     ///
421     /// let result = Ordering::Less.then_with(|| Ordering::Greater);
422     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
423     ///
424     /// let result = Ordering::Equal.then_with(|| Ordering::Equal);
425     /// assert_eq!(result, Ordering::Equal);
426     ///
427     /// let x: (i64, i64, i64) = (1, 2, 7);
428     /// let y: (i64, i64, i64)  = (1, 5, 3);
429     /// let result = x.0.cmp(&y.0).then_with(|| x.1.cmp(&y.1)).then_with(|| x.2.cmp(&y.2));
430     ///
431     /// assert_eq!(result, Ordering::Less);
432     /// ```
433     #[inline]
434     #[stable(feature = "ordering_chaining", since = "1.17.0")]
435     pub fn then_with<F: FnOnce() -> Ordering>(self, f: F) -> Ordering {
436         match self {
437             Equal => f(),
438             _ => self,
439         }
440     }
441 }
442
443 /// A helper struct for reverse ordering.
444 ///
445 /// This struct is a helper to be used with functions like `Vec::sort_by_key` and
446 /// can be used to reverse order a part of a key.
447 ///
448 /// Example usage:
449 ///
450 /// ```
451 /// use std::cmp::Reverse;
452 ///
453 /// let mut v = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6];
454 /// v.sort_by_key(|&num| (num > 3, Reverse(num)));
455 /// assert_eq!(v, vec![3, 2, 1, 6, 5, 4]);
456 /// ```
457 #[derive(PartialEq, Eq, Debug, Copy, Clone, Default, Hash)]
458 #[stable(feature = "reverse_cmp_key", since = "1.19.0")]
459 pub struct Reverse<T>(#[stable(feature = "reverse_cmp_key", since = "1.19.0")] pub T);
460
461 #[stable(feature = "reverse_cmp_key", since = "1.19.0")]
462 impl<T: PartialOrd> PartialOrd for Reverse<T> {
463     #[inline]
464     fn partial_cmp(&self, other: &Reverse<T>) -> Option<Ordering> {
465         other.0.partial_cmp(&self.0)
466     }
467
468     #[inline]
469     fn lt(&self, other: &Self) -> bool {
470         other.0 < self.0
471     }
472     #[inline]
473     fn le(&self, other: &Self) -> bool {
474         other.0 <= self.0
475     }
476     #[inline]
477     fn gt(&self, other: &Self) -> bool {
478         other.0 > self.0
479     }
480     #[inline]
481     fn ge(&self, other: &Self) -> bool {
482         other.0 >= self.0
483     }
484 }
485
486 #[stable(feature = "reverse_cmp_key", since = "1.19.0")]
487 impl<T: Ord> Ord for Reverse<T> {
488     #[inline]
489     fn cmp(&self, other: &Reverse<T>) -> Ordering {
490         other.0.cmp(&self.0)
491     }
492 }
493
494 /// Trait for types that form a [total order](https://en.wikipedia.org/wiki/Total_order).
495 ///
496 /// An order is a total order if it is (for all `a`, `b` and `c`):
497 ///
498 /// - total and asymmetric: exactly one of `a < b`, `a == b` or `a > b` is true; and
499 /// - transitive, `a < b` and `b < c` implies `a < c`. The same must hold for both `==` and `>`.
500 ///
501 /// ## Derivable
502 ///
503 /// This trait can be used with `#[derive]`. When `derive`d on structs, it will produce a
504 /// lexicographic ordering based on the top-to-bottom declaration order of the struct's members.
505 /// When `derive`d on enums, variants are ordered by their top-to-bottom declaration order.
506 ///
507 /// ## How can I implement `Ord`?
508 ///
509 /// `Ord` requires that the type also be `PartialOrd` and `Eq` (which requires `PartialEq`).
510 ///
511 /// Then you must define an implementation for `cmp()`. You may find it useful to use
512 /// `cmp()` on your type's fields.
513 ///
514 /// Implementations of `PartialEq`, `PartialOrd`, and `Ord` *must*
515 /// agree with each other. That is, `a.cmp(b) == Ordering::Equal` if
516 /// and only if `a == b` and `Some(a.cmp(b)) == a.partial_cmp(b)` for
517 /// all `a` and `b`. It's easy to accidentally make them disagree by
518 /// deriving some of the traits and manually implementing others.
519 ///
520 /// Here's an example where you want to sort people by height only, disregarding `id`
521 /// and `name`:
522 ///
523 /// ```
524 /// use std::cmp::Ordering;
525 ///
526 /// #[derive(Eq)]
527 /// struct Person {
528 ///     id: u32,
529 ///     name: String,
530 ///     height: u32,
531 /// }
532 ///
533 /// impl Ord for Person {
534 ///     fn cmp(&self, other: &Self) -> Ordering {
535 ///         self.height.cmp(&other.height)
536 ///     }
537 /// }
538 ///
539 /// impl PartialOrd for Person {
540 ///     fn partial_cmp(&self, other: &Self) -> Option<Ordering> {
541 ///         Some(self.cmp(other))
542 ///     }
543 /// }
544 ///
545 /// impl PartialEq for Person {
546 ///     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
547 ///         self.height == other.height
548 ///     }
549 /// }
550 /// ```
551 #[doc(alias = "<")]
552 #[doc(alias = ">")]
553 #[doc(alias = "<=")]
554 #[doc(alias = ">=")]
555 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
556 pub trait Ord: Eq + PartialOrd<Self> {
557     /// This method returns an `Ordering` between `self` and `other`.
558     ///
559     /// By convention, `self.cmp(&other)` returns the ordering matching the expression
560     /// `self <operator> other` if true.
561     ///
562     /// # Examples
563     ///
564     /// ```
565     /// use std::cmp::Ordering;
566     ///
567     /// assert_eq!(5.cmp(&10), Ordering::Less);
568     /// assert_eq!(10.cmp(&5), Ordering::Greater);
569     /// assert_eq!(5.cmp(&5), Ordering::Equal);
570     /// ```
571     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
572     fn cmp(&self, other: &Self) -> Ordering;
573
574     /// Compares and returns the maximum of two values.
575     ///
576     /// Returns the second argument if the comparison determines them to be equal.
577     ///
578     /// # Examples
579     ///
580     /// ```
581     /// assert_eq!(2, 1.max(2));
582     /// assert_eq!(2, 2.max(2));
583     /// ```
584     #[stable(feature = "ord_max_min", since = "1.21.0")]
585     #[inline]
586     fn max(self, other: Self) -> Self
587     where
588         Self: Sized,
589     {
590         max_by(self, other, Ord::cmp)
591     }
592
593     /// Compares and returns the minimum of two values.
594     ///
595     /// Returns the first argument if the comparison determines them to be equal.
596     ///
597     /// # Examples
598     ///
599     /// ```
600     /// assert_eq!(1, 1.min(2));
601     /// assert_eq!(2, 2.min(2));
602     /// ```
603     #[stable(feature = "ord_max_min", since = "1.21.0")]
604     #[inline]
605     fn min(self, other: Self) -> Self
606     where
607         Self: Sized,
608     {
609         min_by(self, other, Ord::cmp)
610     }
611
612     /// Restrict a value to a certain interval.
613     ///
614     /// Returns `max` if `self` is greater than `max`, and `min` if `self` is
615     /// less than `min`. Otherwise this returns `self`.
616     ///
617     /// # Panics
618     ///
619     /// Panics if `min > max`.
620     ///
621     /// # Examples
622     ///
623     /// ```
624     /// #![feature(clamp)]
625     ///
626     /// assert!((-3).clamp(-2, 1) == -2);
627     /// assert!(0.clamp(-2, 1) == 0);
628     /// assert!(2.clamp(-2, 1) == 1);
629     /// ```
630     #[unstable(feature = "clamp", issue = "44095")]
631     fn clamp(self, min: Self, max: Self) -> Self
632     where
633         Self: Sized,
634     {
635         assert!(min <= max);
636         if self < min {
637             min
638         } else if self > max {
639             max
640         } else {
641             self
642         }
643     }
644 }
645
646 /// Derive macro generating an impl of the trait `Ord`.
647 #[rustc_builtin_macro]
648 #[stable(feature = "builtin_macro_prelude", since = "1.38.0")]
649 #[allow_internal_unstable(core_intrinsics)]
650 pub macro Ord($item:item) {
651     /* compiler built-in */
652 }
653
654 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
655 impl Eq for Ordering {}
656
657 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
658 impl Ord for Ordering {
659     #[inline]
660     fn cmp(&self, other: &Ordering) -> Ordering {
661         (*self as i32).cmp(&(*other as i32))
662     }
663 }
664
665 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
666 impl PartialOrd for Ordering {
667     #[inline]
668     fn partial_cmp(&self, other: &Ordering) -> Option<Ordering> {
669         (*self as i32).partial_cmp(&(*other as i32))
670     }
671 }
672
673 /// Trait for values that can be compared for a sort-order.
674 ///
675 /// The comparison must satisfy, for all `a`, `b` and `c`:
676 ///
677 /// - asymmetry: if `a < b` then `!(a > b)`, as well as `a > b` implying `!(a < b)`; and
678 /// - transitivity: `a < b` and `b < c` implies `a < c`. The same must hold for both `==` and `>`.
679 ///
680 /// Note that these requirements mean that the trait itself must be implemented symmetrically and
681 /// transitively: if `T: PartialOrd<U>` and `U: PartialOrd<V>` then `U: PartialOrd<T>` and `T:
682 /// PartialOrd<V>`.
683 ///
684 /// ## Derivable
685 ///
686 /// This trait can be used with `#[derive]`. When `derive`d on structs, it will produce a
687 /// lexicographic ordering based on the top-to-bottom declaration order of the struct's members.
688 /// When `derive`d on enums, variants are ordered by their top-to-bottom declaration order.
689 ///
690 /// ## How can I implement `PartialOrd`?
691 ///
692 /// `PartialOrd` only requires implementation of the `partial_cmp` method, with the others
693 /// generated from default implementations.
694 ///
695 /// However it remains possible to implement the others separately for types which do not have a
696 /// total order. For example, for floating point numbers, `NaN < 0 == false` and `NaN >= 0 ==
697 /// false` (cf. IEEE 754-2008 section 5.11).
698 ///
699 /// `PartialOrd` requires your type to be `PartialEq`.
700 ///
701 /// Implementations of `PartialEq`, `PartialOrd`, and `Ord` *must* agree with each other. It's
702 /// easy to accidentally make them disagree by deriving some of the traits and manually
703 /// implementing others.
704 ///
705 /// If your type is `Ord`, you can implement `partial_cmp()` by using `cmp()`:
706 ///
707 /// ```
708 /// use std::cmp::Ordering;
709 ///
710 /// #[derive(Eq)]
711 /// struct Person {
712 ///     id: u32,
713 ///     name: String,
714 ///     height: u32,
715 /// }
716 ///
717 /// impl PartialOrd for Person {
718 ///     fn partial_cmp(&self, other: &Person) -> Option<Ordering> {
719 ///         Some(self.cmp(other))
720 ///     }
721 /// }
722 ///
723 /// impl Ord for Person {
724 ///     fn cmp(&self, other: &Person) -> Ordering {
725 ///         self.height.cmp(&other.height)
726 ///     }
727 /// }
728 ///
729 /// impl PartialEq for Person {
730 ///     fn eq(&self, other: &Person) -> bool {
731 ///         self.height == other.height
732 ///     }
733 /// }
734 /// ```
735 ///
736 /// You may also find it useful to use `partial_cmp()` on your type's fields. Here
737 /// is an example of `Person` types who have a floating-point `height` field that
738 /// is the only field to be used for sorting:
739 ///
740 /// ```
741 /// use std::cmp::Ordering;
742 ///
743 /// struct Person {
744 ///     id: u32,
745 ///     name: String,
746 ///     height: f64,
747 /// }
748 ///
749 /// impl PartialOrd for Person {
750 ///     fn partial_cmp(&self, other: &Self) -> Option<Ordering> {
751 ///         self.height.partial_cmp(&other.height)
752 ///     }
753 /// }
754 ///
755 /// impl PartialEq for Person {
756 ///     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
757 ///         self.height == other.height
758 ///     }
759 /// }
760 /// ```
761 ///
762 /// # Examples
763 ///
764 /// ```
765 /// let x : u32 = 0;
766 /// let y : u32 = 1;
767 ///
768 /// assert_eq!(x < y, true);
769 /// assert_eq!(x.lt(&y), true);
770 /// ```
771 #[lang = "partial_ord"]
772 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
773 #[doc(alias = ">")]
774 #[doc(alias = "<")]
775 #[doc(alias = "<=")]
776 #[doc(alias = ">=")]
777 #[rustc_on_unimplemented(
778     message = "can't compare `{Self}` with `{Rhs}`",
779     label = "no implementation for `{Self} < {Rhs}` and `{Self} > {Rhs}`"
780 )]
781 pub trait PartialOrd<Rhs: ?Sized = Self>: PartialEq<Rhs> {
782     /// This method returns an ordering between `self` and `other` values if one exists.
783     ///
784     /// # Examples
785     ///
786     /// ```
787     /// use std::cmp::Ordering;
788     ///
789     /// let result = 1.0.partial_cmp(&2.0);
790     /// assert_eq!(result, Some(Ordering::Less));
791     ///
792     /// let result = 1.0.partial_cmp(&1.0);
793     /// assert_eq!(result, Some(Ordering::Equal));
794     ///
795     /// let result = 2.0.partial_cmp(&1.0);
796     /// assert_eq!(result, Some(Ordering::Greater));
797     /// ```
798     ///
799     /// When comparison is impossible:
800     ///
801     /// ```
802     /// let result = std::f64::NAN.partial_cmp(&1.0);
803     /// assert_eq!(result, None);
804     /// ```
805     #[must_use]
806     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
807     fn partial_cmp(&self, other: &Rhs) -> Option<Ordering>;
808
809     /// This method tests less than (for `self` and `other`) and is used by the `<` operator.
810     ///
811     /// # Examples
812     ///
813     /// ```
814     /// let result = 1.0 < 2.0;
815     /// assert_eq!(result, true);
816     ///
817     /// let result = 2.0 < 1.0;
818     /// assert_eq!(result, false);
819     /// ```
820     #[inline]
821     #[must_use]
822     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
823     fn lt(&self, other: &Rhs) -> bool {
824         matches!(self.partial_cmp(other), Some(Less))
825     }
826
827     /// This method tests less than or equal to (for `self` and `other`) and is used by the `<=`
828     /// operator.
829     ///
830     /// # Examples
831     ///
832     /// ```
833     /// let result = 1.0 <= 2.0;
834     /// assert_eq!(result, true);
835     ///
836     /// let result = 2.0 <= 2.0;
837     /// assert_eq!(result, true);
838     /// ```
839     #[inline]
840     #[must_use]
841     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
842     fn le(&self, other: &Rhs) -> bool {
843         matches!(self.partial_cmp(other), Some(Less) | Some(Equal))
844     }
845
846     /// This method tests greater than (for `self` and `other`) and is used by the `>` operator.
847     ///
848     /// # Examples
849     ///
850     /// ```
851     /// let result = 1.0 > 2.0;
852     /// assert_eq!(result, false);
853     ///
854     /// let result = 2.0 > 2.0;
855     /// assert_eq!(result, false);
856     /// ```
857     #[inline]
858     #[must_use]
859     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
860     fn gt(&self, other: &Rhs) -> bool {
861         matches!(self.partial_cmp(other), Some(Greater))
862     }
863
864     /// This method tests greater than or equal to (for `self` and `other`) and is used by the `>=`
865     /// operator.
866     ///
867     /// # Examples
868     ///
869     /// ```
870     /// let result = 2.0 >= 1.0;
871     /// assert_eq!(result, true);
872     ///
873     /// let result = 2.0 >= 2.0;
874     /// assert_eq!(result, true);
875     /// ```
876     #[inline]
877     #[must_use]
878     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
879     fn ge(&self, other: &Rhs) -> bool {
880         matches!(self.partial_cmp(other), Some(Greater) | Some(Equal))
881     }
882 }
883
884 /// Derive macro generating an impl of the trait `PartialOrd`.
885 #[rustc_builtin_macro]
886 #[stable(feature = "builtin_macro_prelude", since = "1.38.0")]
887 #[allow_internal_unstable(core_intrinsics)]
888 pub macro PartialOrd($item:item) {
889     /* compiler built-in */
890 }
891
892 /// Compares and returns the minimum of two values.
893 ///
894 /// Returns the first argument if the comparison determines them to be equal.
895 ///
896 /// Internally uses an alias to `Ord::min`.
897 ///
898 /// # Examples
899 ///
900 /// ```
901 /// use std::cmp;
902 ///
903 /// assert_eq!(1, cmp::min(1, 2));
904 /// assert_eq!(2, cmp::min(2, 2));
905 /// ```
906 #[inline]
907 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
908 pub fn min<T: Ord>(v1: T, v2: T) -> T {
909     v1.min(v2)
910 }
911
912 /// Returns the minimum of two values with respect to the specified comparison function.
913 ///
914 /// Returns the first argument if the comparison determines them to be equal.
915 ///
916 /// # Examples
917 ///
918 /// ```
919 /// #![feature(cmp_min_max_by)]
920 ///
921 /// use std::cmp;
922 ///
923 /// assert_eq!(cmp::min_by(-2, 1, |x: &i32, y: &i32| x.abs().cmp(&y.abs())), 1);
924 /// assert_eq!(cmp::min_by(-2, 2, |x: &i32, y: &i32| x.abs().cmp(&y.abs())), -2);
925 /// ```
926 #[inline]
927 #[unstable(feature = "cmp_min_max_by", issue = "64460")]
928 pub fn min_by<T, F: FnOnce(&T, &T) -> Ordering>(v1: T, v2: T, compare: F) -> T {
929     match compare(&v1, &v2) {
930         Ordering::Less | Ordering::Equal => v1,
931         Ordering::Greater => v2,
932     }
933 }
934
935 /// Returns the element that gives the minimum value from the specified function.
936 ///
937 /// Returns the first argument if the comparison determines them to be equal.
938 ///
939 /// # Examples
940 ///
941 /// ```
942 /// #![feature(cmp_min_max_by)]
943 ///
944 /// use std::cmp;
945 ///
946 /// assert_eq!(cmp::min_by_key(-2, 1, |x: &i32| x.abs()), 1);
947 /// assert_eq!(cmp::min_by_key(-2, 2, |x: &i32| x.abs()), -2);
948 /// ```
949 #[inline]
950 #[unstable(feature = "cmp_min_max_by", issue = "64460")]
951 pub fn min_by_key<T, F: FnMut(&T) -> K, K: Ord>(v1: T, v2: T, mut f: F) -> T {
952     min_by(v1, v2, |v1, v2| f(v1).cmp(&f(v2)))
953 }
954
955 /// Compares and returns the maximum of two values.
956 ///
957 /// Returns the second argument if the comparison determines them to be equal.
958 ///
959 /// Internally uses an alias to `Ord::max`.
960 ///
961 /// # Examples
962 ///
963 /// ```
964 /// use std::cmp;
965 ///
966 /// assert_eq!(2, cmp::max(1, 2));
967 /// assert_eq!(2, cmp::max(2, 2));
968 /// ```
969 #[inline]
970 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
971 pub fn max<T: Ord>(v1: T, v2: T) -> T {
972     v1.max(v2)
973 }
974
975 /// Returns the maximum of two values with respect to the specified comparison function.
976 ///
977 /// Returns the second argument if the comparison determines them to be equal.
978 ///
979 /// # Examples
980 ///
981 /// ```
982 /// #![feature(cmp_min_max_by)]
983 ///
984 /// use std::cmp;
985 ///
986 /// assert_eq!(cmp::max_by(-2, 1, |x: &i32, y: &i32| x.abs().cmp(&y.abs())), -2);
987 /// assert_eq!(cmp::max_by(-2, 2, |x: &i32, y: &i32| x.abs().cmp(&y.abs())), 2);
988 /// ```
989 #[inline]
990 #[unstable(feature = "cmp_min_max_by", issue = "64460")]
991 pub fn max_by<T, F: FnOnce(&T, &T) -> Ordering>(v1: T, v2: T, compare: F) -> T {
992     match compare(&v1, &v2) {
993         Ordering::Less | Ordering::Equal => v2,
994         Ordering::Greater => v1,
995     }
996 }
997
998 /// Returns the element that gives the maximum value from the specified function.
999 ///
1000 /// Returns the second argument if the comparison determines them to be equal.
1001 ///
1002 /// # Examples
1003 ///
1004 /// ```
1005 /// #![feature(cmp_min_max_by)]
1006 ///
1007 /// use std::cmp;
1008 ///
1009 /// assert_eq!(cmp::max_by_key(-2, 1, |x: &i32| x.abs()), -2);
1010 /// assert_eq!(cmp::max_by_key(-2, 2, |x: &i32| x.abs()), 2);
1011 /// ```
1012 #[inline]
1013 #[unstable(feature = "cmp_min_max_by", issue = "64460")]
1014 pub fn max_by_key<T, F: FnMut(&T) -> K, K: Ord>(v1: T, v2: T, mut f: F) -> T {
1015     max_by(v1, v2, |v1, v2| f(v1).cmp(&f(v2)))
1016 }
1017
1018 // Implementation of PartialEq, Eq, PartialOrd and Ord for primitive types
1019 mod impls {
1020     use crate::cmp::Ordering::{self, Equal, Greater, Less};
1021     use crate::hint::unreachable_unchecked;
1022
1023     macro_rules! partial_eq_impl {
1024         ($($t:ty)*) => ($(
1025             #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1026             impl PartialEq for $t {
1027                 #[inline]
1028                 fn eq(&self, other: &$t) -> bool { (*self) == (*other) }
1029                 #[inline]
1030                 fn ne(&self, other: &$t) -> bool { (*self) != (*other) }
1031             }
1032         )*)
1033     }
1034
1035     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1036     impl PartialEq for () {
1037         #[inline]
1038         fn eq(&self, _other: &()) -> bool {
1039             true
1040         }
1041         #[inline]
1042         fn ne(&self, _other: &()) -> bool {
1043             false
1044         }
1045     }
1046
1047     partial_eq_impl! {
1048         bool char usize u8 u16 u32 u64 u128 isize i8 i16 i32 i64 i128 f32 f64
1049     }
1050
1051     macro_rules! eq_impl {
1052         ($($t:ty)*) => ($(
1053             #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1054             impl Eq for $t {}
1055         )*)
1056     }
1057
1058     eq_impl! { () bool char usize u8 u16 u32 u64 u128 isize i8 i16 i32 i64 i128 }
1059
1060     macro_rules! partial_ord_impl {
1061         ($($t:ty)*) => ($(
1062             #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1063             impl PartialOrd for $t {
1064                 #[inline]
1065                 fn partial_cmp(&self, other: &$t) -> Option<Ordering> {
1066                     match (self <= other, self >= other) {
1067                         (false, false) => None,
1068                         (false, true) => Some(Greater),
1069                         (true, false) => Some(Less),
1070                         (true, true) => Some(Equal),
1071                     }
1072                 }
1073                 #[inline]
1074                 fn lt(&self, other: &$t) -> bool { (*self) < (*other) }
1075                 #[inline]
1076                 fn le(&self, other: &$t) -> bool { (*self) <= (*other) }
1077                 #[inline]
1078                 fn ge(&self, other: &$t) -> bool { (*self) >= (*other) }
1079                 #[inline]
1080                 fn gt(&self, other: &$t) -> bool { (*self) > (*other) }
1081             }
1082         )*)
1083     }
1084
1085     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1086     impl PartialOrd for () {
1087         #[inline]
1088         fn partial_cmp(&self, _: &()) -> Option<Ordering> {
1089             Some(Equal)
1090         }
1091     }
1092
1093     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1094     impl PartialOrd for bool {
1095         #[inline]
1096         fn partial_cmp(&self, other: &bool) -> Option<Ordering> {
1097             (*self as u8).partial_cmp(&(*other as u8))
1098         }
1099     }
1100
1101     partial_ord_impl! { f32 f64 }
1102
1103     macro_rules! ord_impl {
1104         ($($t:ty)*) => ($(
1105             #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1106             impl PartialOrd for $t {
1107                 #[inline]
1108                 fn partial_cmp(&self, other: &$t) -> Option<Ordering> {
1109                     Some(self.cmp(other))
1110                 }
1111                 #[inline]
1112                 fn lt(&self, other: &$t) -> bool { (*self) < (*other) }
1113                 #[inline]
1114                 fn le(&self, other: &$t) -> bool { (*self) <= (*other) }
1115                 #[inline]
1116                 fn ge(&self, other: &$t) -> bool { (*self) >= (*other) }
1117                 #[inline]
1118                 fn gt(&self, other: &$t) -> bool { (*self) > (*other) }
1119             }
1120
1121             #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1122             impl Ord for $t {
1123                 #[inline]
1124                 fn cmp(&self, other: &$t) -> Ordering {
1125                     // The order here is important to generate more optimal assembly.
1126                     // See <https://github.com/rust-lang/rust/issues/63758> for more info.
1127                     if *self < *other { Less }
1128                     else if *self == *other { Equal }
1129                     else { Greater }
1130                 }
1131             }
1132         )*)
1133     }
1134
1135     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1136     impl Ord for () {
1137         #[inline]
1138         fn cmp(&self, _other: &()) -> Ordering {
1139             Equal
1140         }
1141     }
1142
1143     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1144     impl Ord for bool {
1145         #[inline]
1146         fn cmp(&self, other: &bool) -> Ordering {
1147             // Casting to i8's and converting the difference to an Ordering generates
1148             // more optimal assembly.
1149             // See <https://github.com/rust-lang/rust/issues/66780> for more info.
1150             match (*self as i8) - (*other as i8) {
1151                 -1 => Less,
1152                 0 => Equal,
1153                 1 => Greater,
1154                 // SAFETY: bool as i8 returns 0 or 1, so the difference can't be anything else
1155                 _ => unsafe { unreachable_unchecked() },
1156             }
1157         }
1158     }
1159
1160     ord_impl! { char usize u8 u16 u32 u64 u128 isize i8 i16 i32 i64 i128 }
1161
1162     #[unstable(feature = "never_type", issue = "35121")]
1163     impl PartialEq for ! {
1164         fn eq(&self, _: &!) -> bool {
1165             *self
1166         }
1167     }
1168
1169     #[unstable(feature = "never_type", issue = "35121")]
1170     impl Eq for ! {}
1171
1172     #[unstable(feature = "never_type", issue = "35121")]
1173     impl PartialOrd for ! {
1174         fn partial_cmp(&self, _: &!) -> Option<Ordering> {
1175             *self
1176         }
1177     }
1178
1179     #[unstable(feature = "never_type", issue = "35121")]
1180     impl Ord for ! {
1181         fn cmp(&self, _: &!) -> Ordering {
1182             *self
1183         }
1184     }
1185
1186     // & pointers
1187
1188     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1189     impl<A: ?Sized, B: ?Sized> PartialEq<&B> for &A
1190     where
1191         A: PartialEq<B>,
1192     {
1193         #[inline]
1194         fn eq(&self, other: &&B) -> bool {
1195             PartialEq::eq(*self, *other)
1196         }
1197         #[inline]
1198         fn ne(&self, other: &&B) -> bool {
1199             PartialEq::ne(*self, *other)
1200         }
1201     }
1202     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1203     impl<A: ?Sized, B: ?Sized> PartialOrd<&B> for &A
1204     where
1205         A: PartialOrd<B>,
1206     {
1207         #[inline]
1208         fn partial_cmp(&self, other: &&B) -> Option<Ordering> {
1209             PartialOrd::partial_cmp(*self, *other)
1210         }
1211         #[inline]
1212         fn lt(&self, other: &&B) -> bool {
1213             PartialOrd::lt(*self, *other)
1214         }
1215         #[inline]
1216         fn le(&self, other: &&B) -> bool {
1217             PartialOrd::le(*self, *other)
1218         }
1219         #[inline]
1220         fn gt(&self, other: &&B) -> bool {
1221             PartialOrd::gt(*self, *other)
1222         }
1223         #[inline]
1224         fn ge(&self, other: &&B) -> bool {
1225             PartialOrd::ge(*self, *other)
1226         }
1227     }
1228     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1229     impl<A: ?Sized> Ord for &A
1230     where
1231         A: Ord,
1232     {
1233         #[inline]
1234         fn cmp(&self, other: &Self) -> Ordering {
1235             Ord::cmp(*self, *other)
1236         }
1237     }
1238     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1239     impl<A: ?Sized> Eq for &A where A: Eq {}
1240
1241     // &mut pointers
1242
1243     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1244     impl<A: ?Sized, B: ?Sized> PartialEq<&mut B> for &mut A
1245     where
1246         A: PartialEq<B>,
1247     {
1248         #[inline]
1249         fn eq(&self, other: &&mut B) -> bool {
1250             PartialEq::eq(*self, *other)
1251         }
1252         #[inline]
1253         fn ne(&self, other: &&mut B) -> bool {
1254             PartialEq::ne(*self, *other)
1255         }
1256     }
1257     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1258     impl<A: ?Sized, B: ?Sized> PartialOrd<&mut B> for &mut A
1259     where
1260         A: PartialOrd<B>,
1261     {
1262         #[inline]
1263         fn partial_cmp(&self, other: &&mut B) -> Option<Ordering> {
1264             PartialOrd::partial_cmp(*self, *other)
1265         }
1266         #[inline]
1267         fn lt(&self, other: &&mut B) -> bool {
1268             PartialOrd::lt(*self, *other)
1269         }
1270         #[inline]
1271         fn le(&self, other: &&mut B) -> bool {
1272             PartialOrd::le(*self, *other)
1273         }
1274         #[inline]
1275         fn gt(&self, other: &&mut B) -> bool {
1276             PartialOrd::gt(*self, *other)
1277         }
1278         #[inline]
1279         fn ge(&self, other: &&mut B) -> bool {
1280             PartialOrd::ge(*self, *other)
1281         }
1282     }
1283     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1284     impl<A: ?Sized> Ord for &mut A
1285     where
1286         A: Ord,
1287     {
1288         #[inline]
1289         fn cmp(&self, other: &Self) -> Ordering {
1290             Ord::cmp(*self, *other)
1291         }
1292     }
1293     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1294     impl<A: ?Sized> Eq for &mut A where A: Eq {}
1295
1296     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1297     impl<A: ?Sized, B: ?Sized> PartialEq<&mut B> for &A
1298     where
1299         A: PartialEq<B>,
1300     {
1301         #[inline]
1302         fn eq(&self, other: &&mut B) -> bool {
1303             PartialEq::eq(*self, *other)
1304         }
1305         #[inline]
1306         fn ne(&self, other: &&mut B) -> bool {
1307             PartialEq::ne(*self, *other)
1308         }
1309     }
1310
1311     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1312     impl<A: ?Sized, B: ?Sized> PartialEq<&B> for &mut A
1313     where
1314         A: PartialEq<B>,
1315     {
1316         #[inline]
1317         fn eq(&self, other: &&B) -> bool {
1318             PartialEq::eq(*self, *other)
1319         }
1320         #[inline]
1321         fn ne(&self, other: &&B) -> bool {
1322             PartialEq::ne(*self, *other)
1323         }
1324     }
1325 }