]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libstd/collections/hash/map.rs
511fa86685d4fa3130661545de9037a7bcc73e67
[rust.git] / src / libstd / collections / hash / map.rs
1 // Copyright 2014-2015 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
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 // ignore-lexer-test FIXME #15883
12
13 use self::Entry::*;
14 use self::SearchResult::*;
15 use self::VacantEntryState::*;
16
17 use borrow::BorrowFrom;
18 use clone::Clone;
19 use cmp::{max, Eq, PartialEq};
20 use default::Default;
21 use fmt::{self, Debug};
22 use hash::{self, Hash, SipHasher};
23 use iter::{self, Iterator, ExactSizeIterator, IntoIterator, IteratorExt, FromIterator, Extend, Map};
24 use marker::Sized;
25 use mem::{self, replace};
26 use num::{Int, UnsignedInt};
27 use ops::{Deref, FnMut, Index, IndexMut};
28 use option::Option::{self, Some, None};
29 use rand::{self, Rng};
30 use result::Result::{self, Ok, Err};
31
32 use super::table::{
33     self,
34     Bucket,
35     EmptyBucket,
36     FullBucket,
37     FullBucketImm,
38     FullBucketMut,
39     RawTable,
40     SafeHash
41 };
42 use super::table::BucketState::{
43     Empty,
44     Full,
45 };
46 use super::state::HashState;
47
48 const INITIAL_LOG2_CAP: uint = 5;
49 pub const INITIAL_CAPACITY: uint = 1 << INITIAL_LOG2_CAP; // 2^5
50
51 /// The default behavior of HashMap implements a load factor of 90.9%.
52 /// This behavior is characterized by the following condition:
53 ///
54 /// - if size > 0.909 * capacity: grow the map
55 #[derive(Clone)]
56 struct DefaultResizePolicy;
57
58 impl DefaultResizePolicy {
59     fn new() -> DefaultResizePolicy {
60         DefaultResizePolicy
61     }
62
63     #[inline]
64     fn min_capacity(&self, usable_size: uint) -> uint {
65         // Here, we are rephrasing the logic by specifying the lower limit
66         // on capacity:
67         //
68         // - if `cap < size * 1.1`: grow the map
69         usable_size * 11 / 10
70     }
71
72     /// An inverse of `min_capacity`, approximately.
73     #[inline]
74     fn usable_capacity(&self, cap: uint) -> uint {
75         // As the number of entries approaches usable capacity,
76         // min_capacity(size) must be smaller than the internal capacity,
77         // so that the map is not resized:
78         // `min_capacity(usable_capacity(x)) <= x`.
79         // The left-hand side can only be smaller due to flooring by integer
80         // division.
81         //
82         // This doesn't have to be checked for overflow since allocation size
83         // in bytes will overflow earlier than multiplication by 10.
84         cap * 10 / 11
85     }
86 }
87
88 #[test]
89 fn test_resize_policy() {
90     use prelude::v1::*;
91     let rp = DefaultResizePolicy;
92     for n in 0u..1000 {
93         assert!(rp.min_capacity(rp.usable_capacity(n)) <= n);
94         assert!(rp.usable_capacity(rp.min_capacity(n)) <= n);
95     }
96 }
97
98 // The main performance trick in this hashmap is called Robin Hood Hashing.
99 // It gains its excellent performance from one essential operation:
100 //
101 //    If an insertion collides with an existing element, and that element's
102 //    "probe distance" (how far away the element is from its ideal location)
103 //    is higher than how far we've already probed, swap the elements.
104 //
105 // This massively lowers variance in probe distance, and allows us to get very
106 // high load factors with good performance. The 90% load factor I use is rather
107 // conservative.
108 //
109 // > Why a load factor of approximately 90%?
110 //
111 // In general, all the distances to initial buckets will converge on the mean.
112 // At a load factor of α, the odds of finding the target bucket after k
113 // probes is approximately 1-α^k. If we set this equal to 50% (since we converge
114 // on the mean) and set k=8 (64-byte cache line / 8-byte hash), α=0.92. I round
115 // this down to make the math easier on the CPU and avoid its FPU.
116 // Since on average we start the probing in the middle of a cache line, this
117 // strategy pulls in two cache lines of hashes on every lookup. I think that's
118 // pretty good, but if you want to trade off some space, it could go down to one
119 // cache line on average with an α of 0.84.
120 //
121 // > Wait, what? Where did you get 1-α^k from?
122 //
123 // On the first probe, your odds of a collision with an existing element is α.
124 // The odds of doing this twice in a row is approximately α^2. For three times,
125 // α^3, etc. Therefore, the odds of colliding k times is α^k. The odds of NOT
126 // colliding after k tries is 1-α^k.
127 //
128 // The paper from 1986 cited below mentions an implementation which keeps track
129 // of the distance-to-initial-bucket histogram. This approach is not suitable
130 // for modern architectures because it requires maintaining an internal data
131 // structure. This allows very good first guesses, but we are most concerned
132 // with guessing entire cache lines, not individual indexes. Furthermore, array
133 // accesses are no longer linear and in one direction, as we have now. There
134 // is also memory and cache pressure that this would entail that would be very
135 // difficult to properly see in a microbenchmark.
136 //
137 // ## Future Improvements (FIXME!)
138 //
139 // Allow the load factor to be changed dynamically and/or at initialization.
140 //
141 // Also, would it be possible for us to reuse storage when growing the
142 // underlying table? This is exactly the use case for 'realloc', and may
143 // be worth exploring.
144 //
145 // ## Future Optimizations (FIXME!)
146 //
147 // Another possible design choice that I made without any real reason is
148 // parameterizing the raw table over keys and values. Technically, all we need
149 // is the size and alignment of keys and values, and the code should be just as
150 // efficient (well, we might need one for power-of-two size and one for not...).
151 // This has the potential to reduce code bloat in rust executables, without
152 // really losing anything except 4 words (key size, key alignment, val size,
153 // val alignment) which can be passed in to every call of a `RawTable` function.
154 // This would definitely be an avenue worth exploring if people start complaining
155 // about the size of rust executables.
156 //
157 // Annotate exceedingly likely branches in `table::make_hash`
158 // and `search_hashed` to reduce instruction cache pressure
159 // and mispredictions once it becomes possible (blocked on issue #11092).
160 //
161 // Shrinking the table could simply reallocate in place after moving buckets
162 // to the first half.
163 //
164 // The growth algorithm (fragment of the Proof of Correctness)
165 // --------------------
166 //
167 // The growth algorithm is basically a fast path of the naive reinsertion-
168 // during-resize algorithm. Other paths should never be taken.
169 //
170 // Consider growing a robin hood hashtable of capacity n. Normally, we do this
171 // by allocating a new table of capacity `2n`, and then individually reinsert
172 // each element in the old table into the new one. This guarantees that the
173 // new table is a valid robin hood hashtable with all the desired statistical
174 // properties. Remark that the order we reinsert the elements in should not
175 // matter. For simplicity and efficiency, we will consider only linear
176 // reinsertions, which consist of reinserting all elements in the old table
177 // into the new one by increasing order of index. However we will not be
178 // starting our reinsertions from index 0 in general. If we start from index
179 // i, for the purpose of reinsertion we will consider all elements with real
180 // index j < i to have virtual index n + j.
181 //
182 // Our hash generation scheme consists of generating a 64-bit hash and
183 // truncating the most significant bits. When moving to the new table, we
184 // simply introduce a new bit to the front of the hash. Therefore, if an
185 // elements has ideal index i in the old table, it can have one of two ideal
186 // locations in the new table. If the new bit is 0, then the new ideal index
187 // is i. If the new bit is 1, then the new ideal index is n + i. Intuitively,
188 // we are producing two independent tables of size n, and for each element we
189 // independently choose which table to insert it into with equal probability.
190 // However the rather than wrapping around themselves on overflowing their
191 // indexes, the first table overflows into the first, and the first into the
192 // second. Visually, our new table will look something like:
193 //
194 // [yy_xxx_xxxx_xxx|xx_yyy_yyyy_yyy]
195 //
196 // Where x's are elements inserted into the first table, y's are elements
197 // inserted into the second, and _'s are empty sections. We now define a few
198 // key concepts that we will use later. Note that this is a very abstract
199 // perspective of the table. A real resized table would be at least half
200 // empty.
201 //
202 // Theorem: A linear robin hood reinsertion from the first ideal element
203 // produces identical results to a linear naive reinsertion from the same
204 // element.
205 //
206 // FIXME(Gankro, pczarn): review the proof and put it all in a separate doc.rs
207
208 /// A hash map implementation which uses linear probing with Robin
209 /// Hood bucket stealing.
210 ///
211 /// The hashes are all keyed by the task-local random number generator
212 /// on creation by default. This means that the ordering of the keys is
213 /// randomized, but makes the tables more resistant to
214 /// denial-of-service attacks (Hash DoS). This behaviour can be
215 /// overridden with one of the constructors.
216 ///
217 /// It is required that the keys implement the `Eq` and `Hash` traits, although
218 /// this can frequently be achieved by using `#[derive(Eq, Hash)]`.
219 ///
220 /// Relevant papers/articles:
221 ///
222 /// 1. Pedro Celis. ["Robin Hood Hashing"](https://cs.uwaterloo.ca/research/tr/1986/CS-86-14.pdf)
223 /// 2. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood
224 ///    hashing"](http://codecapsule.com/2013/11/11/robin-hood-hashing/)
225 /// 3. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood hashing: backward shift
226 ///    deletion"](http://codecapsule.com/2013/11/17/robin-hood-hashing-backward-shift-deletion/)
227 ///
228 /// # Example
229 ///
230 /// ```
231 /// use std::collections::HashMap;
232 ///
233 /// // type inference lets us omit an explicit type signature (which
234 /// // would be `HashMap<&str, &str>` in this example).
235 /// let mut book_reviews = HashMap::new();
236 ///
237 /// // review some books.
238 /// book_reviews.insert("Adventures of Huckleberry Finn",    "My favorite book.");
239 /// book_reviews.insert("Grimms' Fairy Tales",               "Masterpiece.");
240 /// book_reviews.insert("Pride and Prejudice",               "Very enjoyable.");
241 /// book_reviews.insert("The Adventures of Sherlock Holmes", "Eye lyked it alot.");
242 ///
243 /// // check for a specific one.
244 /// if !book_reviews.contains_key(&("Les Misérables")) {
245 ///     println!("We've got {} reviews, but Les Misérables ain't one.",
246 ///              book_reviews.len());
247 /// }
248 ///
249 /// // oops, this review has a lot of spelling mistakes, let's delete it.
250 /// book_reviews.remove(&("The Adventures of Sherlock Holmes"));
251 ///
252 /// // look up the values associated with some keys.
253 /// let to_find = ["Pride and Prejudice", "Alice's Adventure in Wonderland"];
254 /// for book in to_find.iter() {
255 ///     match book_reviews.get(book) {
256 ///         Some(review) => println!("{}: {}", *book, *review),
257 ///         None => println!("{} is unreviewed.", *book)
258 ///     }
259 /// }
260 ///
261 /// // iterate over everything.
262 /// for (book, review) in book_reviews.iter() {
263 ///     println!("{}: \"{}\"", *book, *review);
264 /// }
265 /// ```
266 ///
267 /// The easiest way to use `HashMap` with a custom type as key is to derive `Eq` and `Hash`.
268 /// We must also derive `PartialEq`.
269 ///
270 /// ```
271 /// use std::collections::HashMap;
272 ///
273 /// #[derive(Hash, Eq, PartialEq, Debug)]
274 /// struct Viking {
275 ///     name: String,
276 ///     country: String,
277 /// }
278 ///
279 /// impl Viking {
280 ///     /// Create a new Viking.
281 ///     fn new(name: &str, country: &str) -> Viking {
282 ///         Viking { name: name.to_string(), country: country.to_string() }
283 ///     }
284 /// }
285 ///
286 /// // Use a HashMap to store the vikings' health points.
287 /// let mut vikings = HashMap::new();
288 ///
289 /// vikings.insert(Viking::new("Einar", "Norway"), 25u);
290 /// vikings.insert(Viking::new("Olaf", "Denmark"), 24u);
291 /// vikings.insert(Viking::new("Harald", "Iceland"), 12u);
292 ///
293 /// // Use derived implementation to print the status of the vikings.
294 /// for (viking, health) in vikings.iter() {
295 ///     println!("{:?} has {} hp", viking, health);
296 /// }
297 /// ```
298 #[derive(Clone)]
299 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
300 pub struct HashMap<K, V, S = RandomState> {
301     // All hashes are keyed on these values, to prevent hash collision attacks.
302     hash_state: S,
303
304     table: RawTable<K, V>,
305
306     resize_policy: DefaultResizePolicy,
307 }
308
309 /// Search for a pre-hashed key.
310 fn search_hashed<K, V, M, F>(table: M,
311                              hash: SafeHash,
312                              mut is_match: F)
313                              -> SearchResult<K, V, M> where
314     M: Deref<Target=RawTable<K, V>>,
315     F: FnMut(&K) -> bool,
316 {
317     let size = table.size();
318     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
319     let ib = probe.index();
320
321     while probe.index() != ib + size {
322         let full = match probe.peek() {
323             Empty(b) => return TableRef(b.into_table()), // hit an empty bucket
324             Full(b) => b
325         };
326
327         if full.distance() + ib < full.index() {
328             // We can finish the search early if we hit any bucket
329             // with a lower distance to initial bucket than we've probed.
330             return TableRef(full.into_table());
331         }
332
333         // If the hash doesn't match, it can't be this one..
334         if hash == full.hash() {
335             // If the key doesn't match, it can't be this one..
336             if is_match(full.read().0) {
337                 return FoundExisting(full);
338             }
339         }
340
341         probe = full.next();
342     }
343
344     TableRef(probe.into_table())
345 }
346
347 fn pop_internal<K, V>(starting_bucket: FullBucketMut<K, V>) -> (K, V) {
348     let (empty, retkey, retval) = starting_bucket.take();
349     let mut gap = match empty.gap_peek() {
350         Some(b) => b,
351         None => return (retkey, retval)
352     };
353
354     while gap.full().distance() != 0 {
355         gap = match gap.shift() {
356             Some(b) => b,
357             None => break
358         };
359     }
360
361     // Now we've done all our shifting. Return the value we grabbed earlier.
362     (retkey, retval)
363 }
364
365 /// Perform robin hood bucket stealing at the given `bucket`. You must
366 /// also pass the position of that bucket's initial bucket so we don't have
367 /// to recalculate it.
368 ///
369 /// `hash`, `k`, and `v` are the elements to "robin hood" into the hashtable.
370 fn robin_hood<'a, K: 'a, V: 'a>(mut bucket: FullBucketMut<'a, K, V>,
371                         mut ib: uint,
372                         mut hash: SafeHash,
373                         mut k: K,
374                         mut v: V)
375                         -> &'a mut V {
376     let starting_index = bucket.index();
377     let size = {
378         let table = bucket.table(); // FIXME "lifetime too short".
379         table.size()
380     };
381     // There can be at most `size - dib` buckets to displace, because
382     // in the worst case, there are `size` elements and we already are
383     // `distance` buckets away from the initial one.
384     let idx_end = starting_index + size - bucket.distance();
385
386     loop {
387         let (old_hash, old_key, old_val) = bucket.replace(hash, k, v);
388         loop {
389             let probe = bucket.next();
390             assert!(probe.index() != idx_end);
391
392             let full_bucket = match probe.peek() {
393                 Empty(bucket) => {
394                     // Found a hole!
395                     let b = bucket.put(old_hash, old_key, old_val);
396                     // Now that it's stolen, just read the value's pointer
397                     // right out of the table!
398                     return Bucket::at_index(b.into_table(), starting_index)
399                                .peek()
400                                .expect_full()
401                                .into_mut_refs()
402                                .1;
403                 },
404                 Full(bucket) => bucket
405             };
406
407             let probe_ib = full_bucket.index() - full_bucket.distance();
408
409             bucket = full_bucket;
410
411             // Robin hood! Steal the spot.
412             if ib < probe_ib {
413                 ib = probe_ib;
414                 hash = old_hash;
415                 k = old_key;
416                 v = old_val;
417                 break;
418             }
419         }
420     }
421 }
422
423 /// A result that works like Option<FullBucket<..>> but preserves
424 /// the reference that grants us access to the table in any case.
425 enum SearchResult<K, V, M> {
426     // This is an entry that holds the given key:
427     FoundExisting(FullBucket<K, V, M>),
428
429     // There was no such entry. The reference is given back:
430     TableRef(M)
431 }
432
433 impl<K, V, M> SearchResult<K, V, M> {
434     fn into_option(self) -> Option<FullBucket<K, V, M>> {
435         match self {
436             FoundExisting(bucket) => Some(bucket),
437             TableRef(_) => None
438         }
439     }
440 }
441
442 impl<K, V, S, H> HashMap<K, V, S>
443     where K: Eq + Hash<H>,
444           S: HashState<Hasher=H>,
445           H: hash::Hasher<Output=u64>
446 {
447     fn make_hash<X: ?Sized>(&self, x: &X) -> SafeHash where X: Hash<H> {
448         table::make_hash(&self.hash_state, x)
449     }
450
451     /// Search for a key, yielding the index if it's found in the hashtable.
452     /// If you already have the hash for the key lying around, use
453     /// search_hashed.
454     fn search<'a, Q: ?Sized>(&'a self, q: &Q) -> Option<FullBucketImm<'a, K, V>>
455         where Q: BorrowFrom<K> + Eq + Hash<H>
456     {
457         let hash = self.make_hash(q);
458         search_hashed(&self.table, hash, |k| q.eq(BorrowFrom::borrow_from(k)))
459             .into_option()
460     }
461
462     fn search_mut<'a, Q: ?Sized>(&'a mut self, q: &Q) -> Option<FullBucketMut<'a, K, V>>
463         where Q: BorrowFrom<K> + Eq + Hash<H>
464     {
465         let hash = self.make_hash(q);
466         search_hashed(&mut self.table, hash, |k| q.eq(BorrowFrom::borrow_from(k)))
467             .into_option()
468     }
469
470     // The caller should ensure that invariants by Robin Hood Hashing hold.
471     fn insert_hashed_ordered(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) {
472         let cap = self.table.capacity();
473         let mut buckets = Bucket::new(&mut self.table, hash);
474         let ib = buckets.index();
475
476         while buckets.index() != ib + cap {
477             // We don't need to compare hashes for value swap.
478             // Not even DIBs for Robin Hood.
479             buckets = match buckets.peek() {
480                 Empty(empty) => {
481                     empty.put(hash, k, v);
482                     return;
483                 }
484                 Full(b) => b.into_bucket()
485             };
486             buckets.next();
487         }
488         panic!("Internal HashMap error: Out of space.");
489     }
490 }
491
492 impl<K: Hash<Hasher> + Eq, V> HashMap<K, V, RandomState> {
493     /// Create an empty HashMap.
494     ///
495     /// # Example
496     ///
497     /// ```
498     /// use std::collections::HashMap;
499     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::new();
500     /// ```
501     #[inline]
502     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
503     pub fn new() -> HashMap<K, V, RandomState> {
504         Default::default()
505     }
506
507     /// Creates an empty hash map with the given initial capacity.
508     ///
509     /// # Example
510     ///
511     /// ```
512     /// use std::collections::HashMap;
513     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::with_capacity(10);
514     /// ```
515     #[inline]
516     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
517     pub fn with_capacity(capacity: uint) -> HashMap<K, V, RandomState> {
518         HashMap::with_capacity_and_hash_state(capacity, Default::default())
519     }
520 }
521
522 impl<K, V, S, H> HashMap<K, V, S>
523     where K: Eq + Hash<H>,
524           S: HashState<Hasher=H>,
525           H: hash::Hasher<Output=u64>
526 {
527     /// Creates an empty hashmap which will use the given hasher to hash keys.
528     ///
529     /// The creates map has the default initial capacity.
530     ///
531     /// # Example
532     ///
533     /// ```
534     /// use std::collections::HashMap;
535     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
536     ///
537     /// let s = RandomState::new();
538     /// let mut map = HashMap::with_hash_state(s);
539     /// map.insert(1, 2u);
540     /// ```
541     #[inline]
542     #[unstable(feature = "std_misc", reason = "hasher stuff is unclear")]
543     pub fn with_hash_state(hash_state: S) -> HashMap<K, V, S> {
544         HashMap {
545             hash_state:    hash_state,
546             resize_policy: DefaultResizePolicy::new(),
547             table:         RawTable::new(0),
548         }
549     }
550
551     /// Create an empty HashMap with space for at least `capacity`
552     /// elements, using `hasher` to hash the keys.
553     ///
554     /// Warning: `hasher` is normally randomly generated, and
555     /// is designed to allow HashMaps to be resistant to attacks that
556     /// cause many collisions and very poor performance. Setting it
557     /// manually using this function can expose a DoS attack vector.
558     ///
559     /// # Example
560     ///
561     /// ```
562     /// use std::collections::HashMap;
563     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
564     ///
565     /// let s = RandomState::new();
566     /// let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(10, s);
567     /// map.insert(1, 2u);
568     /// ```
569     #[inline]
570     #[unstable(feature = "std_misc", reason = "hasher stuff is unclear")]
571     pub fn with_capacity_and_hash_state(capacity: uint, hash_state: S)
572                                         -> HashMap<K, V, S> {
573         let resize_policy = DefaultResizePolicy::new();
574         let min_cap = max(INITIAL_CAPACITY, resize_policy.min_capacity(capacity));
575         let internal_cap = min_cap.checked_next_power_of_two().expect("capacity overflow");
576         assert!(internal_cap >= capacity, "capacity overflow");
577         HashMap {
578             hash_state:    hash_state,
579             resize_policy: resize_policy,
580             table:         RawTable::new(internal_cap),
581         }
582     }
583
584     /// Returns the number of elements the map can hold without reallocating.
585     ///
586     /// # Example
587     ///
588     /// ```
589     /// use std::collections::HashMap;
590     /// let map: HashMap<int, int> = HashMap::with_capacity(100);
591     /// assert!(map.capacity() >= 100);
592     /// ```
593     #[inline]
594     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
595     pub fn capacity(&self) -> uint {
596         self.resize_policy.usable_capacity(self.table.capacity())
597     }
598
599     /// Reserves capacity for at least `additional` more elements to be inserted
600     /// in the `HashMap`. The collection may reserve more space to avoid
601     /// frequent reallocations.
602     ///
603     /// # Panics
604     ///
605     /// Panics if the new allocation size overflows `uint`.
606     ///
607     /// # Example
608     ///
609     /// ```
610     /// use std::collections::HashMap;
611     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::new();
612     /// map.reserve(10);
613     /// ```
614     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
615     pub fn reserve(&mut self, additional: uint) {
616         let new_size = self.len().checked_add(additional).expect("capacity overflow");
617         let min_cap = self.resize_policy.min_capacity(new_size);
618
619         // An invalid value shouldn't make us run out of space. This includes
620         // an overflow check.
621         assert!(new_size <= min_cap);
622
623         if self.table.capacity() < min_cap {
624             let new_capacity = max(min_cap.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
625             self.resize(new_capacity);
626         }
627     }
628
629     /// Resizes the internal vectors to a new capacity. It's your responsibility to:
630     ///   1) Make sure the new capacity is enough for all the elements, accounting
631     ///      for the load factor.
632     ///   2) Ensure new_capacity is a power of two or zero.
633     fn resize(&mut self, new_capacity: uint) {
634         assert!(self.table.size() <= new_capacity);
635         assert!(new_capacity.is_power_of_two() || new_capacity == 0);
636
637         let mut old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(new_capacity));
638         let old_size = old_table.size();
639
640         if old_table.capacity() == 0 || old_table.size() == 0 {
641             return;
642         }
643
644         // Grow the table.
645         // Specialization of the other branch.
646         let mut bucket = Bucket::first(&mut old_table);
647
648         // "So a few of the first shall be last: for many be called,
649         // but few chosen."
650         //
651         // We'll most likely encounter a few buckets at the beginning that
652         // have their initial buckets near the end of the table. They were
653         // placed at the beginning as the probe wrapped around the table
654         // during insertion. We must skip forward to a bucket that won't
655         // get reinserted too early and won't unfairly steal others spot.
656         // This eliminates the need for robin hood.
657         loop {
658             bucket = match bucket.peek() {
659                 Full(full) => {
660                     if full.distance() == 0 {
661                         // This bucket occupies its ideal spot.
662                         // It indicates the start of another "cluster".
663                         bucket = full.into_bucket();
664                         break;
665                     }
666                     // Leaving this bucket in the last cluster for later.
667                     full.into_bucket()
668                 }
669                 Empty(b) => {
670                     // Encountered a hole between clusters.
671                     b.into_bucket()
672                 }
673             };
674             bucket.next();
675         }
676
677         // This is how the buckets might be laid out in memory:
678         // ($ marks an initialized bucket)
679         //  ________________
680         // |$$$_$$$$$$_$$$$$|
681         //
682         // But we've skipped the entire initial cluster of buckets
683         // and will continue iteration in this order:
684         //  ________________
685         //     |$$$$$$_$$$$$
686         //                  ^ wrap around once end is reached
687         //  ________________
688         //  $$$_____________|
689         //    ^ exit once table.size == 0
690         loop {
691             bucket = match bucket.peek() {
692                 Full(bucket) => {
693                     let h = bucket.hash();
694                     let (b, k, v) = bucket.take();
695                     self.insert_hashed_ordered(h, k, v);
696                     {
697                         let t = b.table(); // FIXME "lifetime too short".
698                         if t.size() == 0 { break }
699                     };
700                     b.into_bucket()
701                 }
702                 Empty(b) => b.into_bucket()
703             };
704             bucket.next();
705         }
706
707         assert_eq!(self.table.size(), old_size);
708     }
709
710     /// Shrinks the capacity of the map as much as possible. It will drop
711     /// down as much as possible while maintaining the internal rules
712     /// and possibly leaving some space in accordance with the resize policy.
713     ///
714     /// # Example
715     ///
716     /// ```
717     /// use std::collections::HashMap;
718     ///
719     /// let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::with_capacity(100);
720     /// map.insert(1, 2);
721     /// map.insert(3, 4);
722     /// assert!(map.capacity() >= 100);
723     /// map.shrink_to_fit();
724     /// assert!(map.capacity() >= 2);
725     /// ```
726     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
727     pub fn shrink_to_fit(&mut self) {
728         let min_capacity = self.resize_policy.min_capacity(self.len());
729         let min_capacity = max(min_capacity.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
730
731         // An invalid value shouldn't make us run out of space.
732         debug_assert!(self.len() <= min_capacity);
733
734         if self.table.capacity() != min_capacity {
735             let old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(min_capacity));
736             let old_size = old_table.size();
737
738             // Shrink the table. Naive algorithm for resizing:
739             for (h, k, v) in old_table.into_iter() {
740                 self.insert_hashed_nocheck(h, k, v);
741             }
742
743             debug_assert_eq!(self.table.size(), old_size);
744         }
745     }
746
747     /// Insert a pre-hashed key-value pair, without first checking
748     /// that there's enough room in the buckets. Returns a reference to the
749     /// newly insert value.
750     ///
751     /// If the key already exists, the hashtable will be returned untouched
752     /// and a reference to the existing element will be returned.
753     fn insert_hashed_nocheck(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) -> &mut V {
754         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, _, _| ())
755     }
756
757     fn insert_or_replace_with<'a, F>(&'a mut self,
758                                      hash: SafeHash,
759                                      k: K,
760                                      v: V,
761                                      mut found_existing: F)
762                                      -> &'a mut V where
763         F: FnMut(&mut K, &mut V, V),
764     {
765         // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
766         let size = self.table.size();
767         let mut probe = Bucket::new(&mut self.table, hash);
768         let ib = probe.index();
769
770         loop {
771             let mut bucket = match probe.peek() {
772                 Empty(bucket) => {
773                     // Found a hole!
774                     return bucket.put(hash, k, v).into_mut_refs().1;
775                 }
776                 Full(bucket) => bucket
777             };
778
779             // hash matches?
780             if bucket.hash() == hash {
781                 // key matches?
782                 if k == *bucket.read_mut().0 {
783                     let (bucket_k, bucket_v) = bucket.into_mut_refs();
784                     debug_assert!(k == *bucket_k);
785                     // Key already exists. Get its reference.
786                     found_existing(bucket_k, bucket_v, v);
787                     return bucket_v;
788                 }
789             }
790
791             let robin_ib = bucket.index() as int - bucket.distance() as int;
792
793             if (ib as int) < robin_ib {
794                 // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
795                 return robin_hood(bucket, robin_ib as uint, hash, k, v);
796             }
797
798             probe = bucket.next();
799             assert!(probe.index() != ib + size + 1);
800         }
801     }
802
803     /// An iterator visiting all keys in arbitrary order.
804     /// Iterator element type is `&'a K`.
805     ///
806     /// # Example
807     ///
808     /// ```
809     /// use std::collections::HashMap;
810     ///
811     /// let mut map = HashMap::new();
812     /// map.insert("a", 1);
813     /// map.insert("b", 2);
814     /// map.insert("c", 3);
815     ///
816     /// for key in map.keys() {
817     ///     println!("{}", key);
818     /// }
819     /// ```
820     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
821     pub fn keys<'a>(&'a self) -> Keys<'a, K, V> {
822         fn first<A, B>((a, _): (A, B)) -> A { a }
823         let first: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a K = first; // coerce to fn ptr
824
825         Keys { inner: self.iter().map(first) }
826     }
827
828     /// An iterator visiting all values in arbitrary order.
829     /// Iterator element type is `&'a V`.
830     ///
831     /// # Example
832     ///
833     /// ```
834     /// use std::collections::HashMap;
835     ///
836     /// let mut map = HashMap::new();
837     /// map.insert("a", 1);
838     /// map.insert("b", 2);
839     /// map.insert("c", 3);
840     ///
841     /// for val in map.values() {
842     ///     println!("{}", val);
843     /// }
844     /// ```
845     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
846     pub fn values<'a>(&'a self) -> Values<'a, K, V> {
847         fn second<A, B>((_, b): (A, B)) -> B { b }
848         let second: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a V = second; // coerce to fn ptr
849
850         Values { inner: self.iter().map(second) }
851     }
852
853     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order.
854     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a V)`.
855     ///
856     /// # Example
857     ///
858     /// ```
859     /// use std::collections::HashMap;
860     ///
861     /// let mut map = HashMap::new();
862     /// map.insert("a", 1);
863     /// map.insert("b", 2);
864     /// map.insert("c", 3);
865     ///
866     /// for (key, val) in map.iter() {
867     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
868     /// }
869     /// ```
870     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
871     pub fn iter(&self) -> Iter<K, V> {
872         Iter { inner: self.table.iter() }
873     }
874
875     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order,
876     /// with mutable references to the values.
877     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a mut V)`.
878     ///
879     /// # Example
880     ///
881     /// ```
882     /// use std::collections::HashMap;
883     ///
884     /// let mut map = HashMap::new();
885     /// map.insert("a", 1);
886     /// map.insert("b", 2);
887     /// map.insert("c", 3);
888     ///
889     /// // Update all values
890     /// for (_, val) in map.iter_mut() {
891     ///     *val *= 2;
892     /// }
893     ///
894     /// for (key, val) in map.iter() {
895     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
896     /// }
897     /// ```
898     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
899     pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<K, V> {
900         IterMut { inner: self.table.iter_mut() }
901     }
902
903     /// Creates a consuming iterator, that is, one that moves each key-value
904     /// pair out of the map in arbitrary order. The map cannot be used after
905     /// calling this.
906     ///
907     /// # Example
908     ///
909     /// ```
910     /// use std::collections::HashMap;
911     ///
912     /// let mut map = HashMap::new();
913     /// map.insert("a", 1);
914     /// map.insert("b", 2);
915     /// map.insert("c", 3);
916     ///
917     /// // Not possible with .iter()
918     /// let vec: Vec<(&str, int)> = map.into_iter().collect();
919     /// ```
920     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
921     pub fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
922         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
923         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two;
924
925         IntoIter {
926             inner: self.table.into_iter().map(last_two)
927         }
928     }
929
930     /// Gets the given key's corresponding entry in the map for in-place manipulation.
931     #[unstable(feature = "std_misc",
932                reason = "precise API still being fleshed out")]
933     pub fn entry<'a>(&'a mut self, key: K) -> Entry<'a, K, V>
934     {
935         // Gotta resize now.
936         self.reserve(1);
937
938         let hash = self.make_hash(&key);
939         search_entry_hashed(&mut self.table, hash, key)
940     }
941
942     /// Returns the number of elements in the map.
943     ///
944     /// # Example
945     ///
946     /// ```
947     /// use std::collections::HashMap;
948     ///
949     /// let mut a = HashMap::new();
950     /// assert_eq!(a.len(), 0);
951     /// a.insert(1u, "a");
952     /// assert_eq!(a.len(), 1);
953     /// ```
954     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
955     pub fn len(&self) -> uint { self.table.size() }
956
957     /// Returns true if the map contains no elements.
958     ///
959     /// # Example
960     ///
961     /// ```
962     /// use std::collections::HashMap;
963     ///
964     /// let mut a = HashMap::new();
965     /// assert!(a.is_empty());
966     /// a.insert(1u, "a");
967     /// assert!(!a.is_empty());
968     /// ```
969     #[inline]
970     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
971     pub fn is_empty(&self) -> bool { self.len() == 0 }
972
973     /// Clears the map, returning all key-value pairs as an iterator. Keeps the
974     /// allocated memory for reuse.
975     ///
976     /// # Example
977     ///
978     /// ```
979     /// use std::collections::HashMap;
980     ///
981     /// let mut a = HashMap::new();
982     /// a.insert(1u, "a");
983     /// a.insert(2u, "b");
984     ///
985     /// for (k, v) in a.drain().take(1) {
986     ///     assert!(k == 1 || k == 2);
987     ///     assert!(v == "a" || v == "b");
988     /// }
989     ///
990     /// assert!(a.is_empty());
991     /// ```
992     #[inline]
993     #[unstable(feature = "std_misc",
994                reason = "matches collection reform specification, waiting for dust to settle")]
995     pub fn drain(&mut self) -> Drain<K, V> {
996         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
997         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two; // coerce to fn pointer
998
999         Drain {
1000             inner: self.table.drain().map(last_two),
1001         }
1002     }
1003
1004     /// Clears the map, removing all key-value pairs. Keeps the allocated memory
1005     /// for reuse.
1006     ///
1007     /// # Example
1008     ///
1009     /// ```
1010     /// use std::collections::HashMap;
1011     ///
1012     /// let mut a = HashMap::new();
1013     /// a.insert(1u, "a");
1014     /// a.clear();
1015     /// assert!(a.is_empty());
1016     /// ```
1017     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1018     #[inline]
1019     pub fn clear(&mut self) {
1020         self.drain();
1021     }
1022
1023     /// Returns a reference to the value corresponding to the key.
1024     ///
1025     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1026     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1027     /// the key type.
1028     ///
1029     /// # Example
1030     ///
1031     /// ```
1032     /// use std::collections::HashMap;
1033     ///
1034     /// let mut map = HashMap::new();
1035     /// map.insert(1u, "a");
1036     /// assert_eq!(map.get(&1), Some(&"a"));
1037     /// assert_eq!(map.get(&2), None);
1038     /// ```
1039     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1040     pub fn get<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<&V>
1041         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1042     {
1043         self.search(k).map(|bucket| bucket.into_refs().1)
1044     }
1045
1046     /// Returns true if the map contains a value for the specified key.
1047     ///
1048     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1049     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1050     /// the key type.
1051     ///
1052     /// # Example
1053     ///
1054     /// ```
1055     /// use std::collections::HashMap;
1056     ///
1057     /// let mut map = HashMap::new();
1058     /// map.insert(1u, "a");
1059     /// assert_eq!(map.contains_key(&1), true);
1060     /// assert_eq!(map.contains_key(&2), false);
1061     /// ```
1062     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1063     pub fn contains_key<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> bool
1064         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1065     {
1066         self.search(k).is_some()
1067     }
1068
1069     /// Returns a mutable reference to the value corresponding to the key.
1070     ///
1071     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1072     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1073     /// the key type.
1074     ///
1075     /// # Example
1076     ///
1077     /// ```
1078     /// use std::collections::HashMap;
1079     ///
1080     /// let mut map = HashMap::new();
1081     /// map.insert(1u, "a");
1082     /// match map.get_mut(&1) {
1083     ///     Some(x) => *x = "b",
1084     ///     None => (),
1085     /// }
1086     /// assert_eq!(map[1], "b");
1087     /// ```
1088     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1089     pub fn get_mut<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<&mut V>
1090         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1091     {
1092         self.search_mut(k).map(|bucket| bucket.into_mut_refs().1)
1093     }
1094
1095     /// Inserts a key-value pair from the map. If the key already had a value
1096     /// present in the map, that value is returned. Otherwise, `None` is returned.
1097     ///
1098     /// # Example
1099     ///
1100     /// ```
1101     /// use std::collections::HashMap;
1102     ///
1103     /// let mut map = HashMap::new();
1104     /// assert_eq!(map.insert(37u, "a"), None);
1105     /// assert_eq!(map.is_empty(), false);
1106     ///
1107     /// map.insert(37, "b");
1108     /// assert_eq!(map.insert(37, "c"), Some("b"));
1109     /// assert_eq!(map[37], "c");
1110     /// ```
1111     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1112     pub fn insert(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V> {
1113         let hash = self.make_hash(&k);
1114         self.reserve(1);
1115
1116         let mut retval = None;
1117         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, val_ref, val| {
1118             retval = Some(replace(val_ref, val));
1119         });
1120         retval
1121     }
1122
1123     /// Removes a key from the map, returning the value at the key if the key
1124     /// was previously in the map.
1125     ///
1126     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1127     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1128     /// the key type.
1129     ///
1130     /// # Example
1131     ///
1132     /// ```
1133     /// use std::collections::HashMap;
1134     ///
1135     /// let mut map = HashMap::new();
1136     /// map.insert(1u, "a");
1137     /// assert_eq!(map.remove(&1), Some("a"));
1138     /// assert_eq!(map.remove(&1), None);
1139     /// ```
1140     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1141     pub fn remove<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<V>
1142         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1143     {
1144         if self.table.size() == 0 {
1145             return None
1146         }
1147
1148         self.search_mut(k).map(|bucket| pop_internal(bucket).1)
1149     }
1150 }
1151
1152 fn search_entry_hashed<'a, K: Eq, V>(table: &'a mut RawTable<K,V>, hash: SafeHash, k: K)
1153         -> Entry<'a, K, V>
1154 {
1155     // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
1156     let size = table.size();
1157     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
1158     let ib = probe.index();
1159
1160     loop {
1161         let bucket = match probe.peek() {
1162             Empty(bucket) => {
1163                 // Found a hole!
1164                 return Vacant(VacantEntry {
1165                     hash: hash,
1166                     key: k,
1167                     elem: NoElem(bucket),
1168                 });
1169             },
1170             Full(bucket) => bucket
1171         };
1172
1173         // hash matches?
1174         if bucket.hash() == hash {
1175             // key matches?
1176             if k == *bucket.read().0 {
1177                 return Occupied(OccupiedEntry{
1178                     elem: bucket,
1179                 });
1180             }
1181         }
1182
1183         let robin_ib = bucket.index() as int - bucket.distance() as int;
1184
1185         if (ib as int) < robin_ib {
1186             // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
1187             return Vacant(VacantEntry {
1188                 hash: hash,
1189                 key: k,
1190                 elem: NeqElem(bucket, robin_ib as uint),
1191             });
1192         }
1193
1194         probe = bucket.next();
1195         assert!(probe.index() != ib + size + 1);
1196     }
1197 }
1198
1199 impl<K, V, S, H> PartialEq for HashMap<K, V, S>
1200     where K: Eq + Hash<H>, V: PartialEq,
1201           S: HashState<Hasher=H>,
1202           H: hash::Hasher<Output=u64>
1203 {
1204     fn eq(&self, other: &HashMap<K, V, S>) -> bool {
1205         if self.len() != other.len() { return false; }
1206
1207         self.iter().all(|(key, value)|
1208             other.get(key).map_or(false, |v| *value == *v)
1209         )
1210     }
1211 }
1212
1213 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1214 impl<K, V, S, H> Eq for HashMap<K, V, S>
1215     where K: Eq + Hash<H>, V: Eq,
1216           S: HashState<Hasher=H>,
1217           H: hash::Hasher<Output=u64>
1218 {}
1219
1220 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1221 impl<K, V, S, H> Debug for HashMap<K, V, S>
1222     where K: Eq + Hash<H> + Debug, V: Debug,
1223           S: HashState<Hasher=H>,
1224           H: hash::Hasher<Output=u64>
1225 {
1226     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1227         try!(write!(f, "HashMap {{"));
1228
1229         for (i, (k, v)) in self.iter().enumerate() {
1230             if i != 0 { try!(write!(f, ", ")); }
1231             try!(write!(f, "{:?}: {:?}", *k, *v));
1232         }
1233
1234         write!(f, "}}")
1235     }
1236 }
1237
1238 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1239 impl<K, V, S, H> Default for HashMap<K, V, S>
1240     where K: Eq + Hash<H>,
1241           S: HashState<Hasher=H> + Default,
1242           H: hash::Hasher<Output=u64>
1243 {
1244     fn default() -> HashMap<K, V, S> {
1245         HashMap::with_hash_state(Default::default())
1246     }
1247 }
1248
1249 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1250 impl<K, Q: ?Sized, V, S, H> Index<Q> for HashMap<K, V, S>
1251     where K: Eq + Hash<H>,
1252           Q: Eq + Hash<H> + BorrowFrom<K>,
1253           S: HashState<Hasher=H>,
1254           H: hash::Hasher<Output=u64>
1255 {
1256     type Output = V;
1257
1258     #[inline]
1259     fn index<'a>(&'a self, index: &Q) -> &'a V {
1260         self.get(index).expect("no entry found for key")
1261     }
1262 }
1263
1264 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1265 impl<K, V, S, H, Q: ?Sized> IndexMut<Q> for HashMap<K, V, S>
1266     where K: Eq + Hash<H>,
1267           Q: Eq + Hash<H> + BorrowFrom<K>,
1268           S: HashState<Hasher=H>,
1269           H: hash::Hasher<Output=u64>
1270 {
1271     type Output = V;
1272
1273     #[inline]
1274     fn index_mut<'a>(&'a mut self, index: &Q) -> &'a mut V {
1275         self.get_mut(index).expect("no entry found for key")
1276     }
1277 }
1278
1279 /// HashMap iterator.
1280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1281 pub struct Iter<'a, K: 'a, V: 'a> {
1282     inner: table::Iter<'a, K, V>
1283 }
1284
1285 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1286 impl<'a, K, V> Clone for Iter<'a, K, V> {
1287     fn clone(&self) -> Iter<'a, K, V> {
1288         Iter {
1289             inner: self.inner.clone()
1290         }
1291     }
1292 }
1293
1294 /// HashMap mutable values iterator.
1295 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1296 pub struct IterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
1297     inner: table::IterMut<'a, K, V>
1298 }
1299
1300 /// HashMap move iterator.
1301 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1302 pub struct IntoIter<K, V> {
1303     inner: iter::Map<
1304         (SafeHash, K, V),
1305         (K, V),
1306         table::IntoIter<K, V>,
1307         fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V),
1308     >
1309 }
1310
1311 /// HashMap keys iterator.
1312 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1313 pub struct Keys<'a, K: 'a, V: 'a> {
1314     inner: Map<(&'a K, &'a V), &'a K, Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a K>
1315 }
1316
1317 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1318 impl<'a, K, V> Clone for Keys<'a, K, V> {
1319     fn clone(&self) -> Keys<'a, K, V> {
1320         Keys {
1321             inner: self.inner.clone()
1322         }
1323     }
1324 }
1325
1326 /// HashMap values iterator.
1327 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1328 pub struct Values<'a, K: 'a, V: 'a> {
1329     inner: Map<(&'a K, &'a V), &'a V, Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a V>
1330 }
1331
1332 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1333 impl<'a, K, V> Clone for Values<'a, K, V> {
1334     fn clone(&self) -> Values<'a, K, V> {
1335         Values {
1336             inner: self.inner.clone()
1337         }
1338     }
1339 }
1340
1341 /// HashMap drain iterator.
1342 #[unstable(feature = "std_misc",
1343            reason = "matches collection reform specification, waiting for dust to settle")]
1344 pub struct Drain<'a, K: 'a, V: 'a> {
1345     inner: iter::Map<
1346         (SafeHash, K, V),
1347         (K, V),
1348         table::Drain<'a, K, V>,
1349         fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V),
1350     >
1351 }
1352
1353 /// A view into a single occupied location in a HashMap.
1354 #[unstable(feature = "std_misc",
1355            reason = "precise API still being fleshed out")]
1356 pub struct OccupiedEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1357     elem: FullBucket<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1358 }
1359
1360 /// A view into a single empty location in a HashMap.
1361 #[unstable(feature = "std_misc",
1362            reason = "precise API still being fleshed out")]
1363 pub struct VacantEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1364     hash: SafeHash,
1365     key: K,
1366     elem: VacantEntryState<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1367 }
1368
1369 /// A view into a single location in a map, which may be vacant or occupied.
1370 #[unstable(feature = "std_misc",
1371            reason = "precise API still being fleshed out")]
1372 pub enum Entry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1373     /// An occupied Entry.
1374     Occupied(OccupiedEntry<'a, K, V>),
1375     /// A vacant Entry.
1376     Vacant(VacantEntry<'a, K, V>),
1377 }
1378
1379 /// Possible states of a VacantEntry.
1380 enum VacantEntryState<K, V, M> {
1381     /// The index is occupied, but the key to insert has precedence,
1382     /// and will kick the current one out on insertion.
1383     NeqElem(FullBucket<K, V, M>, uint),
1384     /// The index is genuinely vacant.
1385     NoElem(EmptyBucket<K, V, M>),
1386 }
1387
1388 impl<'a, K, V, S, H> IntoIterator for &'a HashMap<K, V, S>
1389     where K: Eq + Hash<H>,
1390           S: HashState<Hasher=H>,
1391           H: hash::Hasher<Output=u64>
1392 {
1393     type Iter = Iter<'a, K, V>;
1394
1395     fn into_iter(self) -> Iter<'a, K, V> {
1396         self.iter()
1397     }
1398 }
1399
1400 impl<'a, K, V, S, H> IntoIterator for &'a mut HashMap<K, V, S>
1401     where K: Eq + Hash<H>,
1402           S: HashState<Hasher=H>,
1403           H: hash::Hasher<Output=u64>
1404 {
1405     type Iter = IterMut<'a, K, V>;
1406
1407     fn into_iter(mut self) -> IterMut<'a, K, V> {
1408         self.iter_mut()
1409     }
1410 }
1411
1412 impl<K, V, S, H> IntoIterator for HashMap<K, V, S>
1413     where K: Eq + Hash<H>,
1414           S: HashState<Hasher=H>,
1415           H: hash::Hasher<Output=u64>
1416 {
1417     type Iter = IntoIter<K, V>;
1418
1419     fn into_iter(mut self) -> IntoIter<K, V> {
1420         self.into_iter()
1421     }
1422 }
1423
1424 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1425 impl<'a, K, V> Iterator for Iter<'a, K, V> {
1426     type Item = (&'a K, &'a V);
1427
1428     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> { self.inner.next() }
1429     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1430 }
1431 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1432 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Iter<'a, K, V> {
1433     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1434 }
1435
1436 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1437 impl<'a, K, V> Iterator for IterMut<'a, K, V> {
1438     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1439
1440     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> { self.inner.next() }
1441     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1442 }
1443 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1444 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for IterMut<'a, K, V> {
1445     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1446 }
1447
1448 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1449 impl<K, V> Iterator for IntoIter<K, V> {
1450     type Item = (K, V);
1451
1452     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1453     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1454 }
1455 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1456 impl<K, V> ExactSizeIterator for IntoIter<K, V> {
1457     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1458 }
1459
1460 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1461 impl<'a, K, V> Iterator for Keys<'a, K, V> {
1462     type Item = &'a K;
1463
1464     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K)> { self.inner.next() }
1465     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1466 }
1467 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1468 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Keys<'a, K, V> {
1469     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1470 }
1471
1472 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1473 impl<'a, K, V> Iterator for Values<'a, K, V> {
1474     type Item = &'a V;
1475
1476     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a V)> { self.inner.next() }
1477     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1478 }
1479 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1480 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Values<'a, K, V> {
1481     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1482 }
1483
1484 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1485 impl<'a, K, V> Iterator for Drain<'a, K, V> {
1486     type Item = (K, V);
1487
1488     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1489     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1490 }
1491 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1492 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Drain<'a, K, V> {
1493     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1494 }
1495
1496 #[unstable(feature = "std_misc",
1497            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1498 impl<'a, K, V> Entry<'a, K, V> {
1499     /// Returns a mutable reference to the entry if occupied, or the VacantEntry if vacant.
1500     pub fn get(self) -> Result<&'a mut V, VacantEntry<'a, K, V>> {
1501         match self {
1502             Occupied(entry) => Ok(entry.into_mut()),
1503             Vacant(entry) => Err(entry),
1504         }
1505     }
1506 }
1507
1508 #[unstable(feature = "std_misc",
1509            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1510 impl<'a, K, V> OccupiedEntry<'a, K, V> {
1511     /// Gets a reference to the value in the entry.
1512     pub fn get(&self) -> &V {
1513         self.elem.read().1
1514     }
1515
1516     /// Gets a mutable reference to the value in the entry.
1517     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut V {
1518         self.elem.read_mut().1
1519     }
1520
1521     /// Converts the OccupiedEntry into a mutable reference to the value in the entry
1522     /// with a lifetime bound to the map itself
1523     pub fn into_mut(self) -> &'a mut V {
1524         self.elem.into_mut_refs().1
1525     }
1526
1527     /// Sets the value of the entry, and returns the entry's old value
1528     pub fn insert(&mut self, mut value: V) -> V {
1529         let old_value = self.get_mut();
1530         mem::swap(&mut value, old_value);
1531         value
1532     }
1533
1534     /// Takes the value out of the entry, and returns it
1535     pub fn remove(self) -> V {
1536         pop_internal(self.elem).1
1537     }
1538 }
1539
1540 #[unstable(feature = "std_misc",
1541            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1542 impl<'a, K: 'a, V: 'a> VacantEntry<'a, K, V> {
1543     /// Sets the value of the entry with the VacantEntry's key,
1544     /// and returns a mutable reference to it
1545     pub fn insert(self, value: V) -> &'a mut V {
1546         match self.elem {
1547             NeqElem(bucket, ib) => {
1548                 robin_hood(bucket, ib, self.hash, self.key, value)
1549             }
1550             NoElem(bucket) => {
1551                 bucket.put(self.hash, self.key, value).into_mut_refs().1
1552             }
1553         }
1554     }
1555 }
1556
1557 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1558 impl<K, V, S, H> FromIterator<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1559     where K: Eq + Hash<H>,
1560           S: HashState<Hasher=H> + Default,
1561           H: hash::Hasher<Output=u64>
1562 {
1563     fn from_iter<T: Iterator<Item=(K, V)>>(iter: T) -> HashMap<K, V, S> {
1564         let lower = iter.size_hint().0;
1565         let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(lower,
1566                                                             Default::default());
1567         map.extend(iter);
1568         map
1569     }
1570 }
1571
1572 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1573 impl<K, V, S, H> Extend<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1574     where K: Eq + Hash<H>,
1575           S: HashState<Hasher=H>,
1576           H: hash::Hasher<Output=u64>
1577 {
1578     fn extend<T: Iterator<Item=(K, V)>>(&mut self, mut iter: T) {
1579         for (k, v) in iter {
1580             self.insert(k, v);
1581         }
1582     }
1583 }
1584
1585
1586 /// `RandomState` is the default state for `HashMap` types.
1587 ///
1588 /// A particular instance `RandomState` will create the same instances of
1589 /// `Hasher`, but the hashers created by two different `RandomState`
1590 /// instances are unlikely to produce the same result for the same values.
1591 #[derive(Clone)]
1592 #[allow(missing_copy_implementations)]
1593 #[unstable(feature = "std_misc",
1594            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1595 pub struct RandomState {
1596     k0: u64,
1597     k1: u64,
1598 }
1599
1600 #[unstable(feature = "std_misc",
1601            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1602 impl RandomState {
1603     /// Construct a new `RandomState` that is initialized with random keys.
1604     #[inline]
1605     pub fn new() -> RandomState {
1606         let mut r = rand::thread_rng();
1607         RandomState { k0: r.gen(), k1: r.gen() }
1608     }
1609 }
1610
1611 #[unstable(feature = "std_misc",
1612            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1613 impl HashState for RandomState {
1614     type Hasher = Hasher;
1615     fn hasher(&self) -> Hasher {
1616         Hasher { inner: SipHasher::new_with_keys(self.k0, self.k1) }
1617     }
1618 }
1619
1620 #[unstable(feature = "std_misc",
1621            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1622 impl Default for RandomState {
1623     #[inline]
1624     fn default() -> RandomState {
1625         RandomState::new()
1626     }
1627 }
1628
1629 /// A hasher implementation which is generated from `RandomState` instances.
1630 ///
1631 /// This is the default hasher used in a `HashMap` to hash keys. Types do not
1632 /// typically declare an ability to explicitly hash into this particular type,
1633 /// but rather in a `H: hash::Writer` type parameter.
1634 #[allow(missing_copy_implementations)]
1635 pub struct Hasher { inner: SipHasher }
1636
1637 impl hash::Writer for Hasher {
1638     fn write(&mut self, data: &[u8]) { self.inner.write(data) }
1639 }
1640
1641 impl hash::Hasher for Hasher {
1642     type Output = u64;
1643     fn reset(&mut self) { self.inner.reset() }
1644     fn finish(&self) -> u64 { self.inner.finish() }
1645 }
1646
1647 #[cfg(test)]
1648 mod test_map {
1649     use prelude::v1::*;
1650
1651     use super::HashMap;
1652     use super::Entry::{Occupied, Vacant};
1653     use iter::{range_inclusive, range_step_inclusive, repeat};
1654     use cell::RefCell;
1655     use rand::{weak_rng, Rng};
1656
1657     #[test]
1658     fn test_create_capacity_zero() {
1659         let mut m = HashMap::with_capacity(0);
1660
1661         assert!(m.insert(1, 1).is_none());
1662
1663         assert!(m.contains_key(&1));
1664         assert!(!m.contains_key(&0));
1665     }
1666
1667     #[test]
1668     fn test_insert() {
1669         let mut m = HashMap::new();
1670         assert_eq!(m.len(), 0);
1671         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1672         assert_eq!(m.len(), 1);
1673         assert!(m.insert(2, 4).is_none());
1674         assert_eq!(m.len(), 2);
1675         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1676         assert_eq!(*m.get(&2).unwrap(), 4);
1677     }
1678
1679     thread_local! { static DROP_VECTOR: RefCell<Vec<int>> = RefCell::new(Vec::new()) }
1680
1681     #[derive(Hash, PartialEq, Eq)]
1682     struct Dropable {
1683         k: uint
1684     }
1685
1686     impl Dropable {
1687         fn new(k: uint) -> Dropable {
1688             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1689                 slot.borrow_mut()[k] += 1;
1690             });
1691
1692             Dropable { k: k }
1693         }
1694     }
1695
1696     impl Drop for Dropable {
1697         fn drop(&mut self) {
1698             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1699                 slot.borrow_mut()[self.k] -= 1;
1700             });
1701         }
1702     }
1703
1704     impl Clone for Dropable {
1705         fn clone(&self) -> Dropable {
1706             Dropable::new(self.k)
1707         }
1708     }
1709
1710     #[test]
1711     fn test_drops() {
1712         DROP_VECTOR.with(|slot| {
1713             *slot.borrow_mut() = repeat(0).take(200).collect();
1714         });
1715
1716         {
1717             let mut m = HashMap::new();
1718
1719             DROP_VECTOR.with(|v| {
1720                 for i in 0u..200 {
1721                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1722                 }
1723             });
1724
1725             for i in 0u..100 {
1726                 let d1 = Dropable::new(i);
1727                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1728                 m.insert(d1, d2);
1729             }
1730
1731             DROP_VECTOR.with(|v| {
1732                 for i in 0u..200 {
1733                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1734                 }
1735             });
1736
1737             for i in 0u..50 {
1738                 let k = Dropable::new(i);
1739                 let v = m.remove(&k);
1740
1741                 assert!(v.is_some());
1742
1743                 DROP_VECTOR.with(|v| {
1744                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1745                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1746                 });
1747             }
1748
1749             DROP_VECTOR.with(|v| {
1750                 for i in 0u..50 {
1751                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1752                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 0);
1753                 }
1754
1755                 for i in 50u..100 {
1756                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1757                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1758                 }
1759             });
1760         }
1761
1762         DROP_VECTOR.with(|v| {
1763             for i in 0u..200 {
1764                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1765             }
1766         });
1767     }
1768
1769     #[test]
1770     fn test_move_iter_drops() {
1771         DROP_VECTOR.with(|v| {
1772             *v.borrow_mut() = repeat(0).take(200).collect();
1773         });
1774
1775         let hm = {
1776             let mut hm = HashMap::new();
1777
1778             DROP_VECTOR.with(|v| {
1779                 for i in 0u..200 {
1780                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1781                 }
1782             });
1783
1784             for i in 0u..100 {
1785                 let d1 = Dropable::new(i);
1786                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1787                 hm.insert(d1, d2);
1788             }
1789
1790             DROP_VECTOR.with(|v| {
1791                 for i in 0u..200 {
1792                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1793                 }
1794             });
1795
1796             hm
1797         };
1798
1799         // By the way, ensure that cloning doesn't screw up the dropping.
1800         drop(hm.clone());
1801
1802         {
1803             let mut half = hm.into_iter().take(50);
1804
1805             DROP_VECTOR.with(|v| {
1806                 for i in 0u..200 {
1807                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1808                 }
1809             });
1810
1811             for _ in half.by_ref() {}
1812
1813             DROP_VECTOR.with(|v| {
1814                 let nk = (0u..100).filter(|&i| {
1815                     v.borrow()[i] == 1
1816                 }).count();
1817
1818                 let nv = (0u..100).filter(|&i| {
1819                     v.borrow()[i+100] == 1
1820                 }).count();
1821
1822                 assert_eq!(nk, 50);
1823                 assert_eq!(nv, 50);
1824             });
1825         };
1826
1827         DROP_VECTOR.with(|v| {
1828             for i in 0u..200 {
1829                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1830             }
1831         });
1832     }
1833
1834     #[test]
1835     fn test_empty_pop() {
1836         let mut m: HashMap<int, bool> = HashMap::new();
1837         assert_eq!(m.remove(&0), None);
1838     }
1839
1840     #[test]
1841     fn test_lots_of_insertions() {
1842         let mut m = HashMap::new();
1843
1844         // Try this a few times to make sure we never screw up the hashmap's
1845         // internal state.
1846         for _ in 0..10 {
1847             assert!(m.is_empty());
1848
1849             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1850                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1851
1852                 for j in range_inclusive(1, i) {
1853                     let r = m.get(&j);
1854                     assert_eq!(r, Some(&j));
1855                 }
1856
1857                 for j in range_inclusive(i+1, 1000) {
1858                     let r = m.get(&j);
1859                     assert_eq!(r, None);
1860                 }
1861             }
1862
1863             for i in range_inclusive(1001, 2000) {
1864                 assert!(!m.contains_key(&i));
1865             }
1866
1867             // remove forwards
1868             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1869                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1870
1871                 for j in range_inclusive(1, i) {
1872                     assert!(!m.contains_key(&j));
1873                 }
1874
1875                 for j in range_inclusive(i+1, 1000) {
1876                     assert!(m.contains_key(&j));
1877                 }
1878             }
1879
1880             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1881                 assert!(!m.contains_key(&i));
1882             }
1883
1884             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1885                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1886             }
1887
1888             // remove backwards
1889             for i in range_step_inclusive(1000, 1, -1) {
1890                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1891
1892                 for j in range_inclusive(i, 1000) {
1893                     assert!(!m.contains_key(&j));
1894                 }
1895
1896                 for j in range_inclusive(1, i-1) {
1897                     assert!(m.contains_key(&j));
1898                 }
1899             }
1900         }
1901     }
1902
1903     #[test]
1904     fn test_find_mut() {
1905         let mut m = HashMap::new();
1906         assert!(m.insert(1, 12).is_none());
1907         assert!(m.insert(2, 8).is_none());
1908         assert!(m.insert(5, 14).is_none());
1909         let new = 100;
1910         match m.get_mut(&5) {
1911             None => panic!(), Some(x) => *x = new
1912         }
1913         assert_eq!(m.get(&5), Some(&new));
1914     }
1915
1916     #[test]
1917     fn test_insert_overwrite() {
1918         let mut m = HashMap::new();
1919         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1920         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1921         assert!(!m.insert(1, 3).is_none());
1922         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 3);
1923     }
1924
1925     #[test]
1926     fn test_insert_conflicts() {
1927         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1928         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1929         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1930         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1931         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1932         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1933         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1934     }
1935
1936     #[test]
1937     fn test_conflict_remove() {
1938         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1939         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1940         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1941         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1942         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1943         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1944         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1945         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1946         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1947         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1948         assert!(m.remove(&1).is_some());
1949         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1950         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1951     }
1952
1953     #[test]
1954     fn test_is_empty() {
1955         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1956         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1957         assert!(!m.is_empty());
1958         assert!(m.remove(&1).is_some());
1959         assert!(m.is_empty());
1960     }
1961
1962     #[test]
1963     fn test_pop() {
1964         let mut m = HashMap::new();
1965         m.insert(1, 2);
1966         assert_eq!(m.remove(&1), Some(2));
1967         assert_eq!(m.remove(&1), None);
1968     }
1969
1970     #[test]
1971     fn test_iterate() {
1972         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1973         for i in 0u..32 {
1974             assert!(m.insert(i, i*2).is_none());
1975         }
1976         assert_eq!(m.len(), 32);
1977
1978         let mut observed: u32 = 0;
1979
1980         for (k, v) in &m {
1981             assert_eq!(*v, *k * 2);
1982             observed |= 1 << *k;
1983         }
1984         assert_eq!(observed, 0xFFFF_FFFF);
1985     }
1986
1987     #[test]
1988     fn test_keys() {
1989         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
1990         let map = vec.into_iter().collect::<HashMap<int, char>>();
1991         let keys = map.keys().map(|&k| k).collect::<Vec<int>>();
1992         assert_eq!(keys.len(), 3);
1993         assert!(keys.contains(&1));
1994         assert!(keys.contains(&2));
1995         assert!(keys.contains(&3));
1996     }
1997
1998     #[test]
1999     fn test_values() {
2000         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
2001         let map = vec.into_iter().collect::<HashMap<int, char>>();
2002         let values = map.values().map(|&v| v).collect::<Vec<char>>();
2003         assert_eq!(values.len(), 3);
2004         assert!(values.contains(&'a'));
2005         assert!(values.contains(&'b'));
2006         assert!(values.contains(&'c'));
2007     }
2008
2009     #[test]
2010     fn test_find() {
2011         let mut m = HashMap::new();
2012         assert!(m.get(&1).is_none());
2013         m.insert(1, 2);
2014         match m.get(&1) {
2015             None => panic!(),
2016             Some(v) => assert_eq!(*v, 2)
2017         }
2018     }
2019
2020     #[test]
2021     fn test_eq() {
2022         let mut m1 = HashMap::new();
2023         m1.insert(1, 2);
2024         m1.insert(2, 3);
2025         m1.insert(3, 4);
2026
2027         let mut m2 = HashMap::new();
2028         m2.insert(1, 2);
2029         m2.insert(2, 3);
2030
2031         assert!(m1 != m2);
2032
2033         m2.insert(3, 4);
2034
2035         assert_eq!(m1, m2);
2036     }
2037
2038     #[test]
2039     fn test_show() {
2040         let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2041         let empty: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2042
2043         map.insert(1, 2);
2044         map.insert(3, 4);
2045
2046         let map_str = format!("{:?}", map);
2047
2048         assert!(map_str == "HashMap {1: 2, 3: 4}" ||
2049                 map_str == "HashMap {3: 4, 1: 2}");
2050         assert_eq!(format!("{:?}", empty), "HashMap {}");
2051     }
2052
2053     #[test]
2054     fn test_expand() {
2055         let mut m = HashMap::new();
2056
2057         assert_eq!(m.len(), 0);
2058         assert!(m.is_empty());
2059
2060         let mut i = 0u;
2061         let old_cap = m.table.capacity();
2062         while old_cap == m.table.capacity() {
2063             m.insert(i, i);
2064             i += 1;
2065         }
2066
2067         assert_eq!(m.len(), i);
2068         assert!(!m.is_empty());
2069     }
2070
2071     #[test]
2072     fn test_behavior_resize_policy() {
2073         let mut m = HashMap::new();
2074
2075         assert_eq!(m.len(), 0);
2076         assert_eq!(m.table.capacity(), 0);
2077         assert!(m.is_empty());
2078
2079         m.insert(0, 0);
2080         m.remove(&0);
2081         assert!(m.is_empty());
2082         let initial_cap = m.table.capacity();
2083         m.reserve(initial_cap);
2084         let cap = m.table.capacity();
2085
2086         assert_eq!(cap, initial_cap * 2);
2087
2088         let mut i = 0u;
2089         for _ in 0..cap * 3 / 4 {
2090             m.insert(i, i);
2091             i += 1;
2092         }
2093         // three quarters full
2094
2095         assert_eq!(m.len(), i);
2096         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2097
2098         for _ in 0..cap / 4 {
2099             m.insert(i, i);
2100             i += 1;
2101         }
2102         // half full
2103
2104         let new_cap = m.table.capacity();
2105         assert_eq!(new_cap, cap * 2);
2106
2107         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2108             i -= 1;
2109             m.remove(&i);
2110             assert_eq!(m.table.capacity(), new_cap);
2111         }
2112         // A little more than one quarter full.
2113         m.shrink_to_fit();
2114         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2115         // again, a little more than half full
2116         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2117             i -= 1;
2118             m.remove(&i);
2119         }
2120         m.shrink_to_fit();
2121
2122         assert_eq!(m.len(), i);
2123         assert!(!m.is_empty());
2124         assert_eq!(m.table.capacity(), initial_cap);
2125     }
2126
2127     #[test]
2128     fn test_reserve_shrink_to_fit() {
2129         let mut m = HashMap::new();
2130         m.insert(0u, 0u);
2131         m.remove(&0);
2132         assert!(m.capacity() >= m.len());
2133         for i in 0us..128 {
2134             m.insert(i, i);
2135         }
2136         m.reserve(256);
2137
2138         let usable_cap = m.capacity();
2139         for i in 128us..128+256 {
2140             m.insert(i, i);
2141             assert_eq!(m.capacity(), usable_cap);
2142         }
2143
2144         for i in 100us..128+256 {
2145             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2146         }
2147         m.shrink_to_fit();
2148
2149         assert_eq!(m.len(), 100);
2150         assert!(!m.is_empty());
2151         assert!(m.capacity() >= m.len());
2152
2153         for i in 0us..100 {
2154             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2155         }
2156         m.shrink_to_fit();
2157         m.insert(0, 0);
2158
2159         assert_eq!(m.len(), 1);
2160         assert!(m.capacity() >= m.len());
2161         assert_eq!(m.remove(&0), Some(0));
2162     }
2163
2164     #[test]
2165     fn test_from_iter() {
2166         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2167
2168         let map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2169
2170         for &(k, v) in &xs {
2171             assert_eq!(map.get(&k), Some(&v));
2172         }
2173     }
2174
2175     #[test]
2176     fn test_size_hint() {
2177         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2178
2179         let map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2180
2181         let mut iter = map.iter();
2182
2183         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2184
2185         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2186     }
2187
2188     #[test]
2189     fn test_iter_len() {
2190         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2191
2192         let map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2193
2194         let mut iter = map.iter();
2195
2196         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2197
2198         assert_eq!(iter.len(), 3);
2199     }
2200
2201     #[test]
2202     fn test_mut_size_hint() {
2203         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2204
2205         let mut map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2206
2207         let mut iter = map.iter_mut();
2208
2209         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2210
2211         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2212     }
2213
2214     #[test]
2215     fn test_iter_mut_len() {
2216         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2217
2218         let mut map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2219
2220         let mut iter = map.iter_mut();
2221
2222         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2223
2224         assert_eq!(iter.len(), 3);
2225     }
2226
2227     #[test]
2228     fn test_index() {
2229         let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2230
2231         map.insert(1, 2);
2232         map.insert(2, 1);
2233         map.insert(3, 4);
2234
2235         assert_eq!(map[2], 1);
2236     }
2237
2238     #[test]
2239     #[should_fail]
2240     fn test_index_nonexistent() {
2241         let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2242
2243         map.insert(1, 2);
2244         map.insert(2, 1);
2245         map.insert(3, 4);
2246
2247         map[4];
2248     }
2249
2250     #[test]
2251     fn test_entry(){
2252         let xs = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40), (5, 50), (6, 60)];
2253
2254         let mut map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2255
2256         // Existing key (insert)
2257         match map.entry(1) {
2258             Vacant(_) => unreachable!(),
2259             Occupied(mut view) => {
2260                 assert_eq!(view.get(), &10);
2261                 assert_eq!(view.insert(100), 10);
2262             }
2263         }
2264         assert_eq!(map.get(&1).unwrap(), &100);
2265         assert_eq!(map.len(), 6);
2266
2267
2268         // Existing key (update)
2269         match map.entry(2) {
2270             Vacant(_) => unreachable!(),
2271             Occupied(mut view) => {
2272                 let v = view.get_mut();
2273                 let new_v = (*v) * 10;
2274                 *v = new_v;
2275             }
2276         }
2277         assert_eq!(map.get(&2).unwrap(), &200);
2278         assert_eq!(map.len(), 6);
2279
2280         // Existing key (take)
2281         match map.entry(3) {
2282             Vacant(_) => unreachable!(),
2283             Occupied(view) => {
2284                 assert_eq!(view.remove(), 30);
2285             }
2286         }
2287         assert_eq!(map.get(&3), None);
2288         assert_eq!(map.len(), 5);
2289
2290
2291         // Inexistent key (insert)
2292         match map.entry(10) {
2293             Occupied(_) => unreachable!(),
2294             Vacant(view) => {
2295                 assert_eq!(*view.insert(1000), 1000);
2296             }
2297         }
2298         assert_eq!(map.get(&10).unwrap(), &1000);
2299         assert_eq!(map.len(), 6);
2300     }
2301
2302     #[test]
2303     fn test_entry_take_doesnt_corrupt() {
2304         // Test for #19292
2305         fn check(m: &HashMap<int, ()>) {
2306             for k in m.keys() {
2307                 assert!(m.contains_key(k),
2308                         "{} is in keys() but not in the map?", k);
2309             }
2310         }
2311
2312         let mut m = HashMap::new();
2313         let mut rng = weak_rng();
2314
2315         // Populate the map with some items.
2316         for _ in 0u..50 {
2317             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2318             m.insert(x, ());
2319         }
2320
2321         for i in 0u..1000 {
2322             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2323             match m.entry(x) {
2324                 Vacant(_) => {},
2325                 Occupied(e) => {
2326                     println!("{}: remove {}", i, x);
2327                     e.remove();
2328                 },
2329             }
2330
2331             check(&m);
2332         }
2333     }
2334 }