]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libstd/collections/hash/map.rs
Rollup merge of #58802 - nnethercote:inline-record_layout, r=oli-obk
[rust.git] / src / libstd / collections / hash / map.rs
1 use self::Entry::*;
2 use self::VacantEntryState::*;
3
4 use crate::intrinsics::unlikely;
5 use crate::collections::CollectionAllocErr;
6 use crate::cell::Cell;
7 use crate::borrow::Borrow;
8 use crate::cmp::max;
9 use crate::fmt::{self, Debug};
10 #[allow(deprecated)]
11 use crate::hash::{Hash, Hasher, BuildHasher, SipHasher13};
12 use crate::iter::{FromIterator, FusedIterator};
13 use crate::mem::{self, replace};
14 use crate::ops::{Deref, DerefMut, Index};
15 use crate::sys;
16
17 use super::table::{self, Bucket, EmptyBucket, Fallibility, FullBucket, FullBucketMut, RawTable,
18                    SafeHash};
19 use super::table::BucketState::{Empty, Full};
20 use super::table::Fallibility::{Fallible, Infallible};
21
22 const MIN_NONZERO_RAW_CAPACITY: usize = 32;     // must be a power of two
23
24 /// The default behavior of HashMap implements a maximum load factor of 90.9%.
25 #[derive(Clone)]
26 struct DefaultResizePolicy;
27
28 impl DefaultResizePolicy {
29     #[inline]
30     fn new() -> DefaultResizePolicy {
31         DefaultResizePolicy
32     }
33
34     /// A hash map's "capacity" is the number of elements it can hold without
35     /// being resized. Its "raw capacity" is the number of slots required to
36     /// provide that capacity, accounting for maximum loading. The raw capacity
37     /// is always zero or a power of two.
38     #[inline]
39     fn try_raw_capacity(&self, len: usize) -> Result<usize, CollectionAllocErr> {
40         if len == 0 {
41             Ok(0)
42         } else {
43             // 1. Account for loading: `raw_capacity >= len * 1.1`.
44             // 2. Ensure it is a power of two.
45             // 3. Ensure it is at least the minimum size.
46             let mut raw_cap = len.checked_mul(11)
47                 .map(|l| l / 10)
48                 .and_then(|l| l.checked_next_power_of_two())
49                 .ok_or(CollectionAllocErr::CapacityOverflow)?;
50
51             raw_cap = max(MIN_NONZERO_RAW_CAPACITY, raw_cap);
52             Ok(raw_cap)
53         }
54     }
55
56     #[inline]
57     fn raw_capacity(&self, len: usize) -> usize {
58         self.try_raw_capacity(len).expect("raw_capacity overflow")
59     }
60
61     /// The capacity of the given raw capacity.
62     #[inline]
63     fn capacity(&self, raw_cap: usize) -> usize {
64         // This doesn't have to be checked for overflow since allocation size
65         // in bytes will overflow earlier than multiplication by 10.
66         //
67         // As per https://github.com/rust-lang/rust/pull/30991 this is updated
68         // to be: (raw_cap * den + den - 1) / num
69         (raw_cap * 10 + 10 - 1) / 11
70     }
71 }
72
73 // The main performance trick in this hashmap is called Robin Hood Hashing.
74 // It gains its excellent performance from one essential operation:
75 //
76 //    If an insertion collides with an existing element, and that element's
77 //    "probe distance" (how far away the element is from its ideal location)
78 //    is higher than how far we've already probed, swap the elements.
79 //
80 // This massively lowers variance in probe distance, and allows us to get very
81 // high load factors with good performance. The 90% load factor I use is rather
82 // conservative.
83 //
84 // > Why a load factor of approximately 90%?
85 //
86 // In general, all the distances to initial buckets will converge on the mean.
87 // At a load factor of α, the odds of finding the target bucket after k
88 // probes is approximately 1-α^k. If we set this equal to 50% (since we converge
89 // on the mean) and set k=8 (64-byte cache line / 8-byte hash), α=0.92. I round
90 // this down to make the math easier on the CPU and avoid its FPU.
91 // Since on average we start the probing in the middle of a cache line, this
92 // strategy pulls in two cache lines of hashes on every lookup. I think that's
93 // pretty good, but if you want to trade off some space, it could go down to one
94 // cache line on average with an α of 0.84.
95 //
96 // > Wait, what? Where did you get 1-α^k from?
97 //
98 // On the first probe, your odds of a collision with an existing element is α.
99 // The odds of doing this twice in a row is approximately α^2. For three times,
100 // α^3, etc. Therefore, the odds of colliding k times is α^k. The odds of NOT
101 // colliding after k tries is 1-α^k.
102 //
103 // The paper from 1986 cited below mentions an implementation which keeps track
104 // of the distance-to-initial-bucket histogram. This approach is not suitable
105 // for modern architectures because it requires maintaining an internal data
106 // structure. This allows very good first guesses, but we are most concerned
107 // with guessing entire cache lines, not individual indexes. Furthermore, array
108 // accesses are no longer linear and in one direction, as we have now. There
109 // is also memory and cache pressure that this would entail that would be very
110 // difficult to properly see in a microbenchmark.
111 //
112 // ## Future Improvements (FIXME!)
113 //
114 // Allow the load factor to be changed dynamically and/or at initialization.
115 //
116 // Also, would it be possible for us to reuse storage when growing the
117 // underlying table? This is exactly the use case for 'realloc', and may
118 // be worth exploring.
119 //
120 // ## Future Optimizations (FIXME!)
121 //
122 // Another possible design choice that I made without any real reason is
123 // parameterizing the raw table over keys and values. Technically, all we need
124 // is the size and alignment of keys and values, and the code should be just as
125 // efficient (well, we might need one for power-of-two size and one for not...).
126 // This has the potential to reduce code bloat in rust executables, without
127 // really losing anything except 4 words (key size, key alignment, val size,
128 // val alignment) which can be passed in to every call of a `RawTable` function.
129 // This would definitely be an avenue worth exploring if people start complaining
130 // about the size of rust executables.
131 //
132 // Annotate exceedingly likely branches in `table::make_hash`
133 // and `search_hashed` to reduce instruction cache pressure
134 // and mispredictions once it becomes possible (blocked on issue #11092).
135 //
136 // Shrinking the table could simply reallocate in place after moving buckets
137 // to the first half.
138 //
139 // The growth algorithm (fragment of the Proof of Correctness)
140 // --------------------
141 //
142 // The growth algorithm is basically a fast path of the naive reinsertion-
143 // during-resize algorithm. Other paths should never be taken.
144 //
145 // Consider growing a robin hood hashtable of capacity n. Normally, we do this
146 // by allocating a new table of capacity `2n`, and then individually reinsert
147 // each element in the old table into the new one. This guarantees that the
148 // new table is a valid robin hood hashtable with all the desired statistical
149 // properties. Remark that the order we reinsert the elements in should not
150 // matter. For simplicity and efficiency, we will consider only linear
151 // reinsertions, which consist of reinserting all elements in the old table
152 // into the new one by increasing order of index. However we will not be
153 // starting our reinsertions from index 0 in general. If we start from index
154 // i, for the purpose of reinsertion we will consider all elements with real
155 // index j < i to have virtual index n + j.
156 //
157 // Our hash generation scheme consists of generating a 64-bit hash and
158 // truncating the most significant bits. When moving to the new table, we
159 // simply introduce a new bit to the front of the hash. Therefore, if an
160 // element has ideal index i in the old table, it can have one of two ideal
161 // locations in the new table. If the new bit is 0, then the new ideal index
162 // is i. If the new bit is 1, then the new ideal index is n + i. Intuitively,
163 // we are producing two independent tables of size n, and for each element we
164 // independently choose which table to insert it into with equal probability.
165 // However, rather than wrapping around themselves on overflowing their
166 // indexes, the first table overflows into the second, and the second into the
167 // first. Visually, our new table will look something like:
168 //
169 // [yy_xxx_xxxx_xxx|xx_yyy_yyyy_yyy]
170 //
171 // Where x's are elements inserted into the first table, y's are elements
172 // inserted into the second, and _'s are empty sections. We now define a few
173 // key concepts that we will use later. Note that this is a very abstract
174 // perspective of the table. A real resized table would be at least half
175 // empty.
176 //
177 // Theorem: A linear robin hood reinsertion from the first ideal element
178 // produces identical results to a linear naive reinsertion from the same
179 // element.
180 //
181 // FIXME(Gankro, pczarn): review the proof and put it all in a separate README.md
182 //
183 // Adaptive early resizing
184 // ----------------------
185 // To protect against degenerate performance scenarios (including DOS attacks),
186 // the implementation includes an adaptive behavior that can resize the map
187 // early (before its capacity is exceeded) when suspiciously long probe sequences
188 // are encountered.
189 //
190 // With this algorithm in place it would be possible to turn a CPU attack into
191 // a memory attack due to the aggressive resizing. To prevent that the
192 // adaptive behavior only triggers when the map is at least half full.
193 // This reduces the effectiveness of the algorithm but also makes it completely safe.
194 //
195 // The previous safety measure also prevents degenerate interactions with
196 // really bad quality hash algorithms that can make normal inputs look like a
197 // DOS attack.
198 //
199 const DISPLACEMENT_THRESHOLD: usize = 128;
200 //
201 // The threshold of 128 is chosen to minimize the chance of exceeding it.
202 // In particular, we want that chance to be less than 10^-8 with a load of 90%.
203 // For displacement, the smallest constant that fits our needs is 90,
204 // so we round that up to 128.
205 //
206 // At a load factor of α, the odds of finding the target bucket after exactly n
207 // unsuccessful probes[1] are
208 //
209 // Pr_α{displacement = n} =
210 // (1 - α) / α * ∑_{k≥1} e^(-kα) * (kα)^(k+n) / (k + n)! * (1 - kα / (k + n + 1))
211 //
212 // We use this formula to find the probability of triggering the adaptive behavior
213 //
214 // Pr_0.909{displacement > 128} = 1.601 * 10^-11
215 //
216 // 1. Alfredo Viola (2005). Distributional analysis of Robin Hood linear probing
217 //    hashing with buckets.
218
219 /// A hash map implemented with linear probing and Robin Hood bucket stealing.
220 ///
221 /// By default, `HashMap` uses a hashing algorithm selected to provide
222 /// resistance against HashDoS attacks. The algorithm is randomly seeded, and a
223 /// reasonable best-effort is made to generate this seed from a high quality,
224 /// secure source of randomness provided by the host without blocking the
225 /// program. Because of this, the randomness of the seed depends on the output
226 /// quality of the system's random number generator when the seed is created.
227 /// In particular, seeds generated when the system's entropy pool is abnormally
228 /// low such as during system boot may be of a lower quality.
229 ///
230 /// The default hashing algorithm is currently SipHash 1-3, though this is
231 /// subject to change at any point in the future. While its performance is very
232 /// competitive for medium sized keys, other hashing algorithms will outperform
233 /// it for small keys such as integers as well as large keys such as long
234 /// strings, though those algorithms will typically *not* protect against
235 /// attacks such as HashDoS.
236 ///
237 /// The hashing algorithm can be replaced on a per-`HashMap` basis using the
238 /// [`default`], [`with_hasher`], and [`with_capacity_and_hasher`] methods. Many
239 /// alternative algorithms are available on crates.io, such as the [`fnv`] crate.
240 ///
241 /// It is required that the keys implement the [`Eq`] and [`Hash`] traits, although
242 /// this can frequently be achieved by using `#[derive(PartialEq, Eq, Hash)]`.
243 /// If you implement these yourself, it is important that the following
244 /// property holds:
245 ///
246 /// ```text
247 /// k1 == k2 -> hash(k1) == hash(k2)
248 /// ```
249 ///
250 /// In other words, if two keys are equal, their hashes must be equal.
251 ///
252 /// It is a logic error for a key to be modified in such a way that the key's
253 /// hash, as determined by the [`Hash`] trait, or its equality, as determined by
254 /// the [`Eq`] trait, changes while it is in the map. This is normally only
255 /// possible through [`Cell`], [`RefCell`], global state, I/O, or unsafe code.
256 ///
257 /// Relevant papers/articles:
258 ///
259 /// 1. Pedro Celis. ["Robin Hood Hashing"](https://cs.uwaterloo.ca/research/tr/1986/CS-86-14.pdf)
260 /// 2. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood
261 ///    hashing"](http://codecapsule.com/2013/11/11/robin-hood-hashing/)
262 /// 3. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood hashing: backward shift
263 ///    deletion"](http://codecapsule.com/2013/11/17/robin-hood-hashing-backward-shift-deletion/)
264 ///
265 /// # Examples
266 ///
267 /// ```
268 /// use std::collections::HashMap;
269 ///
270 /// // Type inference lets us omit an explicit type signature (which
271 /// // would be `HashMap<String, String>` in this example).
272 /// let mut book_reviews = HashMap::new();
273 ///
274 /// // Review some books.
275 /// book_reviews.insert(
276 ///     "Adventures of Huckleberry Finn".to_string(),
277 ///     "My favorite book.".to_string(),
278 /// );
279 /// book_reviews.insert(
280 ///     "Grimms' Fairy Tales".to_string(),
281 ///     "Masterpiece.".to_string(),
282 /// );
283 /// book_reviews.insert(
284 ///     "Pride and Prejudice".to_string(),
285 ///     "Very enjoyable.".to_string(),
286 /// );
287 /// book_reviews.insert(
288 ///     "The Adventures of Sherlock Holmes".to_string(),
289 ///     "Eye lyked it alot.".to_string(),
290 /// );
291 ///
292 /// // Check for a specific one.
293 /// // When collections store owned values (String), they can still be
294 /// // queried using references (&str).
295 /// if !book_reviews.contains_key("Les Misérables") {
296 ///     println!("We've got {} reviews, but Les Misérables ain't one.",
297 ///              book_reviews.len());
298 /// }
299 ///
300 /// // oops, this review has a lot of spelling mistakes, let's delete it.
301 /// book_reviews.remove("The Adventures of Sherlock Holmes");
302 ///
303 /// // Look up the values associated with some keys.
304 /// let to_find = ["Pride and Prejudice", "Alice's Adventure in Wonderland"];
305 /// for &book in &to_find {
306 ///     match book_reviews.get(book) {
307 ///         Some(review) => println!("{}: {}", book, review),
308 ///         None => println!("{} is unreviewed.", book)
309 ///     }
310 /// }
311 ///
312 /// // Look up the value for a key (will panic if the key is not found).
313 /// println!("Review for Jane: {}", book_reviews["Pride and Prejudice"]);
314 ///
315 /// // Iterate over everything.
316 /// for (book, review) in &book_reviews {
317 ///     println!("{}: \"{}\"", book, review);
318 /// }
319 /// ```
320 ///
321 /// `HashMap` also implements an [`Entry API`](#method.entry), which allows
322 /// for more complex methods of getting, setting, updating and removing keys and
323 /// their values:
324 ///
325 /// ```
326 /// use std::collections::HashMap;
327 ///
328 /// // type inference lets us omit an explicit type signature (which
329 /// // would be `HashMap<&str, u8>` in this example).
330 /// let mut player_stats = HashMap::new();
331 ///
332 /// fn random_stat_buff() -> u8 {
333 ///     // could actually return some random value here - let's just return
334 ///     // some fixed value for now
335 ///     42
336 /// }
337 ///
338 /// // insert a key only if it doesn't already exist
339 /// player_stats.entry("health").or_insert(100);
340 ///
341 /// // insert a key using a function that provides a new value only if it
342 /// // doesn't already exist
343 /// player_stats.entry("defence").or_insert_with(random_stat_buff);
344 ///
345 /// // update a key, guarding against the key possibly not being set
346 /// let stat = player_stats.entry("attack").or_insert(100);
347 /// *stat += random_stat_buff();
348 /// ```
349 ///
350 /// The easiest way to use `HashMap` with a custom key type is to derive [`Eq`] and [`Hash`].
351 /// We must also derive [`PartialEq`].
352 ///
353 /// [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
354 /// [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
355 /// [`PartialEq`]: ../../std/cmp/trait.PartialEq.html
356 /// [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
357 /// [`Cell`]: ../../std/cell/struct.Cell.html
358 /// [`default`]: #method.default
359 /// [`with_hasher`]: #method.with_hasher
360 /// [`with_capacity_and_hasher`]: #method.with_capacity_and_hasher
361 /// [`fnv`]: https://crates.io/crates/fnv
362 ///
363 /// ```
364 /// use std::collections::HashMap;
365 ///
366 /// #[derive(Hash, Eq, PartialEq, Debug)]
367 /// struct Viking {
368 ///     name: String,
369 ///     country: String,
370 /// }
371 ///
372 /// impl Viking {
373 ///     /// Creates a new Viking.
374 ///     fn new(name: &str, country: &str) -> Viking {
375 ///         Viking { name: name.to_string(), country: country.to_string() }
376 ///     }
377 /// }
378 ///
379 /// // Use a HashMap to store the vikings' health points.
380 /// let mut vikings = HashMap::new();
381 ///
382 /// vikings.insert(Viking::new("Einar", "Norway"), 25);
383 /// vikings.insert(Viking::new("Olaf", "Denmark"), 24);
384 /// vikings.insert(Viking::new("Harald", "Iceland"), 12);
385 ///
386 /// // Use derived implementation to print the status of the vikings.
387 /// for (viking, health) in &vikings {
388 ///     println!("{:?} has {} hp", viking, health);
389 /// }
390 /// ```
391 ///
392 /// A `HashMap` with fixed list of elements can be initialized from an array:
393 ///
394 /// ```
395 /// use std::collections::HashMap;
396 ///
397 /// fn main() {
398 ///     let timber_resources: HashMap<&str, i32> =
399 ///     [("Norway", 100),
400 ///      ("Denmark", 50),
401 ///      ("Iceland", 10)]
402 ///      .iter().cloned().collect();
403 ///     // use the values stored in map
404 /// }
405 /// ```
406
407 #[derive(Clone)]
408 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
409 pub struct HashMap<K, V, S = RandomState> {
410     // All hashes are keyed on these values, to prevent hash collision attacks.
411     hash_builder: S,
412
413     table: RawTable<K, V>,
414
415     resize_policy: DefaultResizePolicy,
416 }
417
418 /// Search for a pre-hashed key.
419 /// If you don't already know the hash, use search or search_mut instead
420 #[inline]
421 fn search_hashed<K, V, M, F>(table: M, hash: SafeHash, is_match: F) -> InternalEntry<K, V, M>
422     where M: Deref<Target = RawTable<K, V>>,
423           F: FnMut(&K) -> bool
424 {
425     // This is the only function where capacity can be zero. To avoid
426     // undefined behavior when Bucket::new gets the raw bucket in this
427     // case, immediately return the appropriate search result.
428     if table.capacity() == 0 {
429         return InternalEntry::TableIsEmpty;
430     }
431
432     search_hashed_nonempty(table, hash, is_match, true)
433 }
434
435 /// Search for a pre-hashed key when the hash map is known to be non-empty.
436 #[inline]
437 fn search_hashed_nonempty<K, V, M, F>(table: M, hash: SafeHash, mut is_match: F,
438                                       compare_hashes: bool)
439     -> InternalEntry<K, V, M>
440     where M: Deref<Target = RawTable<K, V>>,
441           F: FnMut(&K) -> bool
442 {
443     // Do not check the capacity as an extra branch could slow the lookup.
444
445     let size = table.size();
446     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
447     let mut displacement = 0;
448
449     loop {
450         let full = match probe.peek() {
451             Empty(bucket) => {
452                 // Found a hole!
453                 return InternalEntry::Vacant {
454                     hash,
455                     elem: NoElem(bucket, displacement),
456                 };
457             }
458             Full(bucket) => bucket,
459         };
460
461         let probe_displacement = full.displacement();
462
463         if probe_displacement < displacement {
464             // Found a luckier bucket than me.
465             // We can finish the search early if we hit any bucket
466             // with a lower distance to initial bucket than we've probed.
467             return InternalEntry::Vacant {
468                 hash,
469                 elem: NeqElem(full, probe_displacement),
470             };
471         }
472
473         // If the hash doesn't match, it can't be this one..
474         if !compare_hashes || hash == full.hash() {
475             // If the key doesn't match, it can't be this one..
476             if is_match(full.read().0) {
477                 return InternalEntry::Occupied { elem: full };
478             }
479         }
480         displacement += 1;
481         probe = full.next();
482         debug_assert!(displacement <= size);
483     }
484 }
485
486 /// Same as `search_hashed_nonempty` but for mutable access.
487 #[inline]
488 fn search_hashed_nonempty_mut<K, V, M, F>(table: M, hash: SafeHash, mut is_match: F,
489                                           compare_hashes: bool)
490     -> InternalEntry<K, V, M>
491     where M: DerefMut<Target = RawTable<K, V>>,
492           F: FnMut(&K) -> bool
493 {
494     // Do not check the capacity as an extra branch could slow the lookup.
495
496     let size = table.size();
497     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
498     let mut displacement = 0;
499
500     loop {
501         let mut full = match probe.peek() {
502             Empty(bucket) => {
503                 // Found a hole!
504                 return InternalEntry::Vacant {
505                     hash,
506                     elem: NoElem(bucket, displacement),
507                 };
508             }
509             Full(bucket) => bucket,
510         };
511
512         let probe_displacement = full.displacement();
513
514         if probe_displacement < displacement {
515             // Found a luckier bucket than me.
516             // We can finish the search early if we hit any bucket
517             // with a lower distance to initial bucket than we've probed.
518             return InternalEntry::Vacant {
519                 hash,
520                 elem: NeqElem(full, probe_displacement),
521             };
522         }
523
524         // If the hash doesn't match, it can't be this one..
525         if hash == full.hash() || !compare_hashes {
526             // If the key doesn't match, it can't be this one..
527             if is_match(full.read_mut().0) {
528                 return InternalEntry::Occupied { elem: full };
529             }
530         }
531         displacement += 1;
532         probe = full.next();
533         debug_assert!(displacement <= size);
534     }
535 }
536
537 fn pop_internal<K, V>(starting_bucket: FullBucketMut<K, V>)
538     -> (K, V, &mut RawTable<K, V>)
539 {
540     let (empty, retkey, retval) = starting_bucket.take();
541     let mut gap = match empty.gap_peek() {
542         Ok(b) => b,
543         Err(b) => return (retkey, retval, b.into_table()),
544     };
545
546     while gap.full().displacement() != 0 {
547         gap = match gap.shift() {
548             Ok(b) => b,
549             Err(b) => {
550                 return (retkey, retval, b.into_table());
551             },
552         };
553     }
554
555     // Now we've done all our shifting. Return the value we grabbed earlier.
556     (retkey, retval, gap.into_table())
557 }
558
559 /// Performs robin hood bucket stealing at the given `bucket`. You must
560 /// also pass that bucket's displacement so we don't have to recalculate it.
561 ///
562 /// `hash`, `key`, and `val` are the elements to "robin hood" into the hashtable.
563 fn robin_hood<'a, K: 'a, V: 'a>(bucket: FullBucketMut<'a, K, V>,
564                                 mut displacement: usize,
565                                 mut hash: SafeHash,
566                                 mut key: K,
567                                 mut val: V)
568                                 -> FullBucketMut<'a, K, V> {
569     let size = bucket.table().size();
570     let raw_capacity = bucket.table().capacity();
571     // There can be at most `size - dib` buckets to displace, because
572     // in the worst case, there are `size` elements and we already are
573     // `displacement` buckets away from the initial one.
574     let idx_end = (bucket.index() + size - bucket.displacement()) % raw_capacity;
575     // Save the *starting point*.
576     let mut bucket = bucket.stash();
577
578     loop {
579         let (old_hash, old_key, old_val) = bucket.replace(hash, key, val);
580         hash = old_hash;
581         key = old_key;
582         val = old_val;
583
584         loop {
585             displacement += 1;
586             let probe = bucket.next();
587             debug_assert!(probe.index() != idx_end);
588
589             let full_bucket = match probe.peek() {
590                 Empty(bucket) => {
591                     // Found a hole!
592                     let bucket = bucket.put(hash, key, val);
593                     // Now that it's stolen, just read the value's pointer
594                     // right out of the table! Go back to the *starting point*.
595                     //
596                     // This use of `into_table` is misleading. It turns the
597                     // bucket, which is a FullBucket on top of a
598                     // FullBucketMut, into just one FullBucketMut. The "table"
599                     // refers to the inner FullBucketMut in this context.
600                     return bucket.into_table();
601                 }
602                 Full(bucket) => bucket,
603             };
604
605             let probe_displacement = full_bucket.displacement();
606
607             bucket = full_bucket;
608
609             // Robin hood! Steal the spot.
610             if probe_displacement < displacement {
611                 displacement = probe_displacement;
612                 break;
613             }
614         }
615     }
616 }
617
618 impl<K, V, S> HashMap<K, V, S>
619     where K: Eq + Hash,
620           S: BuildHasher
621 {
622     fn make_hash<X: ?Sized>(&self, x: &X) -> SafeHash
623         where X: Hash
624     {
625         table::make_hash(&self.hash_builder, x)
626     }
627
628     /// Search for a key, yielding the index if it's found in the hashtable.
629     /// If you already have the hash for the key lying around, or if you need an
630     /// InternalEntry, use search_hashed or search_hashed_nonempty.
631     #[inline]
632     fn search<'a, Q: ?Sized>(&'a self, q: &Q)
633         -> Option<FullBucket<K, V, &'a RawTable<K, V>>>
634         where K: Borrow<Q>,
635               Q: Eq + Hash
636     {
637         if self.is_empty() {
638             return None;
639         }
640
641         let hash = self.make_hash(q);
642         search_hashed_nonempty(&self.table, hash, |k| q.eq(k.borrow()), true)
643             .into_occupied_bucket()
644     }
645
646     #[inline]
647     fn search_mut<'a, Q: ?Sized>(&'a mut self, q: &Q)
648         -> Option<FullBucket<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>>
649         where K: Borrow<Q>,
650               Q: Eq + Hash
651     {
652         if self.is_empty() {
653             return None;
654         }
655
656         let hash = self.make_hash(q);
657         search_hashed_nonempty(&mut self.table, hash, |k| q.eq(k.borrow()), true)
658             .into_occupied_bucket()
659     }
660
661     // The caller should ensure that invariants by Robin Hood Hashing hold
662     // and that there's space in the underlying table.
663     fn insert_hashed_ordered(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) {
664         let mut buckets = Bucket::new(&mut self.table, hash);
665         let start_index = buckets.index();
666
667         loop {
668             // We don't need to compare hashes for value swap.
669             // Not even DIBs for Robin Hood.
670             buckets = match buckets.peek() {
671                 Empty(empty) => {
672                     empty.put(hash, k, v);
673                     return;
674                 }
675                 Full(b) => b.into_bucket(),
676             };
677             buckets.next();
678             debug_assert!(buckets.index() != start_index);
679         }
680     }
681 }
682
683 impl<K: Hash + Eq, V> HashMap<K, V, RandomState> {
684     /// Creates an empty `HashMap`.
685     ///
686     /// The hash map is initially created with a capacity of 0, so it will not allocate until it
687     /// is first inserted into.
688     ///
689     /// # Examples
690     ///
691     /// ```
692     /// use std::collections::HashMap;
693     /// let mut map: HashMap<&str, i32> = HashMap::new();
694     /// ```
695     #[inline]
696     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
697     pub fn new() -> HashMap<K, V, RandomState> {
698         Default::default()
699     }
700
701     /// Creates an empty `HashMap` with the specified capacity.
702     ///
703     /// The hash map will be able to hold at least `capacity` elements without
704     /// reallocating. If `capacity` is 0, the hash map will not allocate.
705     ///
706     /// # Examples
707     ///
708     /// ```
709     /// use std::collections::HashMap;
710     /// let mut map: HashMap<&str, i32> = HashMap::with_capacity(10);
711     /// ```
712     #[inline]
713     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
714     pub fn with_capacity(capacity: usize) -> HashMap<K, V, RandomState> {
715         HashMap::with_capacity_and_hasher(capacity, Default::default())
716     }
717 }
718
719 impl<K, V, S> HashMap<K, V, S> {
720     /// Returns the number of elements the map can hold without reallocating.
721     ///
722     /// This number is a lower bound; the `HashMap<K, V>` might be able to hold
723     /// more, but is guaranteed to be able to hold at least this many.
724     ///
725     /// # Examples
726     ///
727     /// ```
728     /// use std::collections::HashMap;
729     /// let map: HashMap<i32, i32> = HashMap::with_capacity(100);
730     /// assert!(map.capacity() >= 100);
731     /// ```
732     #[inline]
733     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
734     pub fn capacity(&self) -> usize {
735         self.resize_policy.capacity(self.raw_capacity())
736     }
737
738     /// Returns the hash map's raw capacity.
739     #[inline]
740     fn raw_capacity(&self) -> usize {
741         self.table.capacity()
742     }
743
744     /// An iterator visiting all keys in arbitrary order.
745     /// The iterator element type is `&'a K`.
746     ///
747     /// # Examples
748     ///
749     /// ```
750     /// use std::collections::HashMap;
751     ///
752     /// let mut map = HashMap::new();
753     /// map.insert("a", 1);
754     /// map.insert("b", 2);
755     /// map.insert("c", 3);
756     ///
757     /// for key in map.keys() {
758     ///     println!("{}", key);
759     /// }
760     /// ```
761     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
762     pub fn keys(&self) -> Keys<K, V> {
763         Keys { inner: self.iter() }
764     }
765
766     /// An iterator visiting all values in arbitrary order.
767     /// The iterator element type is `&'a V`.
768     ///
769     /// # Examples
770     ///
771     /// ```
772     /// use std::collections::HashMap;
773     ///
774     /// let mut map = HashMap::new();
775     /// map.insert("a", 1);
776     /// map.insert("b", 2);
777     /// map.insert("c", 3);
778     ///
779     /// for val in map.values() {
780     ///     println!("{}", val);
781     /// }
782     /// ```
783     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
784     pub fn values(&self) -> Values<K, V> {
785         Values { inner: self.iter() }
786     }
787
788     /// An iterator visiting all values mutably in arbitrary order.
789     /// The iterator element type is `&'a mut V`.
790     ///
791     /// # Examples
792     ///
793     /// ```
794     /// use std::collections::HashMap;
795     ///
796     /// let mut map = HashMap::new();
797     ///
798     /// map.insert("a", 1);
799     /// map.insert("b", 2);
800     /// map.insert("c", 3);
801     ///
802     /// for val in map.values_mut() {
803     ///     *val = *val + 10;
804     /// }
805     ///
806     /// for val in map.values() {
807     ///     println!("{}", val);
808     /// }
809     /// ```
810     #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
811     pub fn values_mut(&mut self) -> ValuesMut<K, V> {
812         ValuesMut { inner: self.iter_mut() }
813     }
814
815     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order.
816     /// The iterator element type is `(&'a K, &'a V)`.
817     ///
818     /// # Examples
819     ///
820     /// ```
821     /// use std::collections::HashMap;
822     ///
823     /// let mut map = HashMap::new();
824     /// map.insert("a", 1);
825     /// map.insert("b", 2);
826     /// map.insert("c", 3);
827     ///
828     /// for (key, val) in map.iter() {
829     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
830     /// }
831     /// ```
832     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
833     pub fn iter(&self) -> Iter<K, V> {
834         Iter { inner: self.table.iter() }
835     }
836
837     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order,
838     /// with mutable references to the values.
839     /// The iterator element type is `(&'a K, &'a mut V)`.
840     ///
841     /// # Examples
842     ///
843     /// ```
844     /// use std::collections::HashMap;
845     ///
846     /// let mut map = HashMap::new();
847     /// map.insert("a", 1);
848     /// map.insert("b", 2);
849     /// map.insert("c", 3);
850     ///
851     /// // Update all values
852     /// for (_, val) in map.iter_mut() {
853     ///     *val *= 2;
854     /// }
855     ///
856     /// for (key, val) in &map {
857     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
858     /// }
859     /// ```
860     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
861     pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<K, V> {
862         IterMut { inner: self.table.iter_mut() }
863     }
864
865     /// Returns the number of elements in the map.
866     ///
867     /// # Examples
868     ///
869     /// ```
870     /// use std::collections::HashMap;
871     ///
872     /// let mut a = HashMap::new();
873     /// assert_eq!(a.len(), 0);
874     /// a.insert(1, "a");
875     /// assert_eq!(a.len(), 1);
876     /// ```
877     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
878     pub fn len(&self) -> usize {
879         self.table.size()
880     }
881
882     /// Returns `true` if the map contains no elements.
883     ///
884     /// # Examples
885     ///
886     /// ```
887     /// use std::collections::HashMap;
888     ///
889     /// let mut a = HashMap::new();
890     /// assert!(a.is_empty());
891     /// a.insert(1, "a");
892     /// assert!(!a.is_empty());
893     /// ```
894     #[inline]
895     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
896     pub fn is_empty(&self) -> bool {
897         self.len() == 0
898     }
899
900     /// Clears the map, returning all key-value pairs as an iterator. Keeps the
901     /// allocated memory for reuse.
902     ///
903     /// # Examples
904     ///
905     /// ```
906     /// use std::collections::HashMap;
907     ///
908     /// let mut a = HashMap::new();
909     /// a.insert(1, "a");
910     /// a.insert(2, "b");
911     ///
912     /// for (k, v) in a.drain().take(1) {
913     ///     assert!(k == 1 || k == 2);
914     ///     assert!(v == "a" || v == "b");
915     /// }
916     ///
917     /// assert!(a.is_empty());
918     /// ```
919     #[inline]
920     #[stable(feature = "drain", since = "1.6.0")]
921     pub fn drain(&mut self) -> Drain<K, V> {
922         Drain { inner: self.table.drain() }
923     }
924
925     /// Clears the map, removing all key-value pairs. Keeps the allocated memory
926     /// for reuse.
927     ///
928     /// # Examples
929     ///
930     /// ```
931     /// use std::collections::HashMap;
932     ///
933     /// let mut a = HashMap::new();
934     /// a.insert(1, "a");
935     /// a.clear();
936     /// assert!(a.is_empty());
937     /// ```
938     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
939     #[inline]
940     pub fn clear(&mut self) {
941         self.drain();
942     }
943 }
944
945 impl<K, V, S> HashMap<K, V, S>
946     where K: Eq + Hash,
947           S: BuildHasher
948 {
949     /// Creates an empty `HashMap` which will use the given hash builder to hash
950     /// keys.
951     ///
952     /// The created map has the default initial capacity.
953     ///
954     /// Warning: `hash_builder` is normally randomly generated, and
955     /// is designed to allow HashMaps to be resistant to attacks that
956     /// cause many collisions and very poor performance. Setting it
957     /// manually using this function can expose a DoS attack vector.
958     ///
959     /// # Examples
960     ///
961     /// ```
962     /// use std::collections::HashMap;
963     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
964     ///
965     /// let s = RandomState::new();
966     /// let mut map = HashMap::with_hasher(s);
967     /// map.insert(1, 2);
968     /// ```
969     #[inline]
970     #[stable(feature = "hashmap_build_hasher", since = "1.7.0")]
971     pub fn with_hasher(hash_builder: S) -> HashMap<K, V, S> {
972         HashMap {
973             hash_builder,
974             resize_policy: DefaultResizePolicy::new(),
975             table: RawTable::new(0),
976         }
977     }
978
979     /// Creates an empty `HashMap` with the specified capacity, using `hash_builder`
980     /// to hash the keys.
981     ///
982     /// The hash map will be able to hold at least `capacity` elements without
983     /// reallocating. If `capacity` is 0, the hash map will not allocate.
984     ///
985     /// Warning: `hash_builder` is normally randomly generated, and
986     /// is designed to allow HashMaps to be resistant to attacks that
987     /// cause many collisions and very poor performance. Setting it
988     /// manually using this function can expose a DoS attack vector.
989     ///
990     /// # Examples
991     ///
992     /// ```
993     /// use std::collections::HashMap;
994     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
995     ///
996     /// let s = RandomState::new();
997     /// let mut map = HashMap::with_capacity_and_hasher(10, s);
998     /// map.insert(1, 2);
999     /// ```
1000     #[inline]
1001     #[stable(feature = "hashmap_build_hasher", since = "1.7.0")]
1002     pub fn with_capacity_and_hasher(capacity: usize, hash_builder: S) -> HashMap<K, V, S> {
1003         let resize_policy = DefaultResizePolicy::new();
1004         let raw_cap = resize_policy.raw_capacity(capacity);
1005         HashMap {
1006             hash_builder,
1007             resize_policy,
1008             table: RawTable::new(raw_cap),
1009         }
1010     }
1011
1012     /// Returns a reference to the map's [`BuildHasher`].
1013     ///
1014     /// [`BuildHasher`]: ../../std/hash/trait.BuildHasher.html
1015     ///
1016     /// # Examples
1017     ///
1018     /// ```
1019     /// use std::collections::HashMap;
1020     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
1021     ///
1022     /// let hasher = RandomState::new();
1023     /// let map: HashMap<i32, i32> = HashMap::with_hasher(hasher);
1024     /// let hasher: &RandomState = map.hasher();
1025     /// ```
1026     #[stable(feature = "hashmap_public_hasher", since = "1.9.0")]
1027     pub fn hasher(&self) -> &S {
1028         &self.hash_builder
1029     }
1030
1031     /// Reserves capacity for at least `additional` more elements to be inserted
1032     /// in the `HashMap`. The collection may reserve more space to avoid
1033     /// frequent reallocations.
1034     ///
1035     /// # Panics
1036     ///
1037     /// Panics if the new allocation size overflows [`usize`].
1038     ///
1039     /// [`usize`]: ../../std/primitive.usize.html
1040     ///
1041     /// # Examples
1042     ///
1043     /// ```
1044     /// use std::collections::HashMap;
1045     /// let mut map: HashMap<&str, i32> = HashMap::new();
1046     /// map.reserve(10);
1047     /// ```
1048     #[inline]
1049     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1050     pub fn reserve(&mut self, additional: usize) {
1051         match self.reserve_internal(additional, Infallible) {
1052             Err(CollectionAllocErr::CapacityOverflow) => panic!("capacity overflow"),
1053             Err(CollectionAllocErr::AllocErr) => unreachable!(),
1054             Ok(()) => { /* yay */ }
1055         }
1056     }
1057
1058     /// Tries to reserve capacity for at least `additional` more elements to be inserted
1059     /// in the given `HashMap<K,V>`. The collection may reserve more space to avoid
1060     /// frequent reallocations.
1061     ///
1062     /// # Errors
1063     ///
1064     /// If the capacity overflows, or the allocator reports a failure, then an error
1065     /// is returned.
1066     ///
1067     /// # Examples
1068     ///
1069     /// ```
1070     /// #![feature(try_reserve)]
1071     /// use std::collections::HashMap;
1072     /// let mut map: HashMap<&str, isize> = HashMap::new();
1073     /// map.try_reserve(10).expect("why is the test harness OOMing on 10 bytes?");
1074     /// ```
1075     #[unstable(feature = "try_reserve", reason = "new API", issue="48043")]
1076     pub fn try_reserve(&mut self, additional: usize) -> Result<(), CollectionAllocErr> {
1077         self.reserve_internal(additional, Fallible)
1078     }
1079
1080     #[inline]
1081     fn reserve_internal(&mut self, additional: usize, fallibility: Fallibility)
1082         -> Result<(), CollectionAllocErr> {
1083
1084         let remaining = self.capacity() - self.len(); // this can't overflow
1085         if remaining < additional {
1086             let min_cap = self.len()
1087                 .checked_add(additional)
1088                 .ok_or(CollectionAllocErr::CapacityOverflow)?;
1089             let raw_cap = self.resize_policy.try_raw_capacity(min_cap)?;
1090             self.try_resize(raw_cap, fallibility)?;
1091         } else if self.table.tag() && remaining <= self.len() {
1092             // Probe sequence is too long and table is half full,
1093             // resize early to reduce probing length.
1094             let new_capacity = self.table.capacity() * 2;
1095             self.try_resize(new_capacity, fallibility)?;
1096         }
1097         Ok(())
1098     }
1099
1100     /// Resizes the internal vectors to a new capacity. It's your
1101     /// responsibility to:
1102     ///   1) Ensure `new_raw_cap` is enough for all the elements, accounting
1103     ///      for the load factor.
1104     ///   2) Ensure `new_raw_cap` is a power of two or zero.
1105     #[inline(never)]
1106     #[cold]
1107     fn try_resize(
1108         &mut self,
1109         new_raw_cap: usize,
1110         fallibility: Fallibility,
1111     ) -> Result<(), CollectionAllocErr> {
1112         assert!(self.table.size() <= new_raw_cap);
1113         assert!(new_raw_cap.is_power_of_two() || new_raw_cap == 0);
1114
1115         let mut old_table = replace(
1116             &mut self.table,
1117             match fallibility {
1118                 Infallible => RawTable::new(new_raw_cap),
1119                 Fallible => RawTable::try_new(new_raw_cap)?,
1120             }
1121         );
1122         let old_size = old_table.size();
1123
1124         if old_table.size() == 0 {
1125             return Ok(());
1126         }
1127
1128         let mut bucket = Bucket::head_bucket(&mut old_table);
1129
1130         // This is how the buckets might be laid out in memory:
1131         // ($ marks an initialized bucket)
1132         //  ________________
1133         // |$$$_$$$$$$_$$$$$|
1134         //
1135         // But we've skipped the entire initial cluster of buckets
1136         // and will continue iteration in this order:
1137         //  ________________
1138         //     |$$$$$$_$$$$$
1139         //                  ^ wrap around once end is reached
1140         //  ________________
1141         //  $$$_____________|
1142         //    ^ exit once table.size == 0
1143         loop {
1144             bucket = match bucket.peek() {
1145                 Full(bucket) => {
1146                     let h = bucket.hash();
1147                     let (b, k, v) = bucket.take();
1148                     self.insert_hashed_ordered(h, k, v);
1149                     if b.table().size() == 0 {
1150                         break;
1151                     }
1152                     b.into_bucket()
1153                 }
1154                 Empty(b) => b.into_bucket(),
1155             };
1156             bucket.next();
1157         }
1158
1159         assert_eq!(self.table.size(), old_size);
1160         Ok(())
1161     }
1162
1163     /// Shrinks the capacity of the map as much as possible. It will drop
1164     /// down as much as possible while maintaining the internal rules
1165     /// and possibly leaving some space in accordance with the resize policy.
1166     ///
1167     /// # Examples
1168     ///
1169     /// ```
1170     /// use std::collections::HashMap;
1171     ///
1172     /// let mut map: HashMap<i32, i32> = HashMap::with_capacity(100);
1173     /// map.insert(1, 2);
1174     /// map.insert(3, 4);
1175     /// assert!(map.capacity() >= 100);
1176     /// map.shrink_to_fit();
1177     /// assert!(map.capacity() >= 2);
1178     /// ```
1179     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1180     pub fn shrink_to_fit(&mut self) {
1181         let new_raw_cap = self.resize_policy.raw_capacity(self.len());
1182         if self.raw_capacity() != new_raw_cap {
1183             let old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(new_raw_cap));
1184             let old_size = old_table.size();
1185
1186             // Shrink the table. Naive algorithm for resizing:
1187             for (h, k, v) in old_table.into_iter() {
1188                 self.insert_hashed_nocheck(h, k, v);
1189             }
1190
1191             debug_assert_eq!(self.table.size(), old_size);
1192         }
1193     }
1194
1195     /// Shrinks the capacity of the map with a lower limit. It will drop
1196     /// down no lower than the supplied limit while maintaining the internal rules
1197     /// and possibly leaving some space in accordance with the resize policy.
1198     ///
1199     /// Panics if the current capacity is smaller than the supplied
1200     /// minimum capacity.
1201     ///
1202     /// # Examples
1203     ///
1204     /// ```
1205     /// #![feature(shrink_to)]
1206     /// use std::collections::HashMap;
1207     ///
1208     /// let mut map: HashMap<i32, i32> = HashMap::with_capacity(100);
1209     /// map.insert(1, 2);
1210     /// map.insert(3, 4);
1211     /// assert!(map.capacity() >= 100);
1212     /// map.shrink_to(10);
1213     /// assert!(map.capacity() >= 10);
1214     /// map.shrink_to(0);
1215     /// assert!(map.capacity() >= 2);
1216     /// ```
1217     #[unstable(feature = "shrink_to", reason = "new API", issue="56431")]
1218     pub fn shrink_to(&mut self, min_capacity: usize) {
1219         assert!(self.capacity() >= min_capacity, "Tried to shrink to a larger capacity");
1220
1221         let new_raw_cap = self.resize_policy.raw_capacity(max(self.len(), min_capacity));
1222         if self.raw_capacity() != new_raw_cap {
1223             let old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(new_raw_cap));
1224             let old_size = old_table.size();
1225
1226             // Shrink the table. Naive algorithm for resizing:
1227             for (h, k, v) in old_table.into_iter() {
1228                 self.insert_hashed_nocheck(h, k, v);
1229             }
1230
1231             debug_assert_eq!(self.table.size(), old_size);
1232         }
1233     }
1234
1235     /// Insert a pre-hashed key-value pair, without first checking
1236     /// that there's enough room in the buckets. Returns a reference to the
1237     /// newly insert value.
1238     ///
1239     /// If the key already exists, the hashtable will be returned untouched
1240     /// and a reference to the existing element will be returned.
1241     fn insert_hashed_nocheck(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) -> Option<V> {
1242         let entry = search_hashed(&mut self.table, hash, |key| *key == k).into_entry(k);
1243         match entry {
1244             Some(Occupied(mut elem)) => Some(elem.insert(v)),
1245             Some(Vacant(elem)) => {
1246                 elem.insert(v);
1247                 None
1248             }
1249             None => unreachable!(),
1250         }
1251     }
1252
1253     /// Gets the given key's corresponding entry in the map for in-place manipulation.
1254     ///
1255     /// # Examples
1256     ///
1257     /// ```
1258     /// use std::collections::HashMap;
1259     ///
1260     /// let mut letters = HashMap::new();
1261     ///
1262     /// for ch in "a short treatise on fungi".chars() {
1263     ///     let counter = letters.entry(ch).or_insert(0);
1264     ///     *counter += 1;
1265     /// }
1266     ///
1267     /// assert_eq!(letters[&'s'], 2);
1268     /// assert_eq!(letters[&'t'], 3);
1269     /// assert_eq!(letters[&'u'], 1);
1270     /// assert_eq!(letters.get(&'y'), None);
1271     /// ```
1272     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1273     pub fn entry(&mut self, key: K) -> Entry<K, V> {
1274         // Gotta resize now.
1275         self.reserve(1);
1276         let hash = self.make_hash(&key);
1277         search_hashed(&mut self.table, hash, |q| q.eq(&key))
1278             .into_entry(key).expect("unreachable")
1279     }
1280
1281     /// Returns a reference to the value corresponding to the key.
1282     ///
1283     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1284     /// [`Hash`] and [`Eq`] on the borrowed form *must* match those for
1285     /// the key type.
1286     ///
1287     /// [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
1288     /// [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
1289     ///
1290     /// # Examples
1291     ///
1292     /// ```
1293     /// use std::collections::HashMap;
1294     ///
1295     /// let mut map = HashMap::new();
1296     /// map.insert(1, "a");
1297     /// assert_eq!(map.get(&1), Some(&"a"));
1298     /// assert_eq!(map.get(&2), None);
1299     /// ```
1300     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1301     #[inline]
1302     pub fn get<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<&V>
1303         where K: Borrow<Q>,
1304               Q: Hash + Eq
1305     {
1306         self.search(k).map(|bucket| bucket.into_refs().1)
1307     }
1308
1309     /// Returns the key-value pair corresponding to the supplied key.
1310     ///
1311     /// The supplied key may be any borrowed form of the map's key type, but
1312     /// [`Hash`] and [`Eq`] on the borrowed form *must* match those for
1313     /// the key type.
1314     ///
1315     /// [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
1316     /// [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
1317     ///
1318     /// # Examples
1319     ///
1320     /// ```
1321     /// #![feature(map_get_key_value)]
1322     /// use std::collections::HashMap;
1323     ///
1324     /// let mut map = HashMap::new();
1325     /// map.insert(1, "a");
1326     /// assert_eq!(map.get_key_value(&1), Some((&1, &"a")));
1327     /// assert_eq!(map.get_key_value(&2), None);
1328     /// ```
1329     #[unstable(feature = "map_get_key_value", issue = "49347")]
1330     pub fn get_key_value<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<(&K, &V)>
1331         where K: Borrow<Q>,
1332               Q: Hash + Eq
1333     {
1334         self.search(k).map(|bucket| bucket.into_refs())
1335     }
1336
1337     /// Returns `true` if the map contains a value for the specified key.
1338     ///
1339     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1340     /// [`Hash`] and [`Eq`] on the borrowed form *must* match those for
1341     /// the key type.
1342     ///
1343     /// [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
1344     /// [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
1345     ///
1346     /// # Examples
1347     ///
1348     /// ```
1349     /// use std::collections::HashMap;
1350     ///
1351     /// let mut map = HashMap::new();
1352     /// map.insert(1, "a");
1353     /// assert_eq!(map.contains_key(&1), true);
1354     /// assert_eq!(map.contains_key(&2), false);
1355     /// ```
1356     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1357     pub fn contains_key<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> bool
1358         where K: Borrow<Q>,
1359               Q: Hash + Eq
1360     {
1361         self.search(k).is_some()
1362     }
1363
1364     /// Returns a mutable reference to the value corresponding to the key.
1365     ///
1366     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1367     /// [`Hash`] and [`Eq`] on the borrowed form *must* match those for
1368     /// the key type.
1369     ///
1370     /// [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
1371     /// [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
1372     ///
1373     /// # Examples
1374     ///
1375     /// ```
1376     /// use std::collections::HashMap;
1377     ///
1378     /// let mut map = HashMap::new();
1379     /// map.insert(1, "a");
1380     /// if let Some(x) = map.get_mut(&1) {
1381     ///     *x = "b";
1382     /// }
1383     /// assert_eq!(map[&1], "b");
1384     /// ```
1385     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1386     pub fn get_mut<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<&mut V>
1387         where K: Borrow<Q>,
1388               Q: Hash + Eq
1389     {
1390         self.search_mut(k).map(|bucket| bucket.into_mut_refs().1)
1391     }
1392
1393     /// Inserts a key-value pair into the map.
1394     ///
1395     /// If the map did not have this key present, [`None`] is returned.
1396     ///
1397     /// If the map did have this key present, the value is updated, and the old
1398     /// value is returned. The key is not updated, though; this matters for
1399     /// types that can be `==` without being identical. See the [module-level
1400     /// documentation] for more.
1401     ///
1402     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1403     /// [module-level documentation]: index.html#insert-and-complex-keys
1404     ///
1405     /// # Examples
1406     ///
1407     /// ```
1408     /// use std::collections::HashMap;
1409     ///
1410     /// let mut map = HashMap::new();
1411     /// assert_eq!(map.insert(37, "a"), None);
1412     /// assert_eq!(map.is_empty(), false);
1413     ///
1414     /// map.insert(37, "b");
1415     /// assert_eq!(map.insert(37, "c"), Some("b"));
1416     /// assert_eq!(map[&37], "c");
1417     /// ```
1418     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1419     pub fn insert(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V> {
1420         let hash = self.make_hash(&k);
1421         self.reserve(1);
1422         self.insert_hashed_nocheck(hash, k, v)
1423     }
1424
1425     /// Removes a key from the map, returning the value at the key if the key
1426     /// was previously in the map.
1427     ///
1428     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1429     /// [`Hash`] and [`Eq`] on the borrowed form *must* match those for
1430     /// the key type.
1431     ///
1432     /// [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
1433     /// [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
1434     ///
1435     /// # Examples
1436     ///
1437     /// ```
1438     /// use std::collections::HashMap;
1439     ///
1440     /// let mut map = HashMap::new();
1441     /// map.insert(1, "a");
1442     /// assert_eq!(map.remove(&1), Some("a"));
1443     /// assert_eq!(map.remove(&1), None);
1444     /// ```
1445     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1446     pub fn remove<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<V>
1447         where K: Borrow<Q>,
1448               Q: Hash + Eq
1449     {
1450         self.search_mut(k).map(|bucket| pop_internal(bucket).1)
1451     }
1452
1453     /// Removes a key from the map, returning the stored key and value if the
1454     /// key was previously in the map.
1455     ///
1456     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1457     /// [`Hash`] and [`Eq`] on the borrowed form *must* match those for
1458     /// the key type.
1459     ///
1460     /// [`Eq`]: ../../std/cmp/trait.Eq.html
1461     /// [`Hash`]: ../../std/hash/trait.Hash.html
1462     ///
1463     /// # Examples
1464     ///
1465     /// ```
1466     /// use std::collections::HashMap;
1467     ///
1468     /// # fn main() {
1469     /// let mut map = HashMap::new();
1470     /// map.insert(1, "a");
1471     /// assert_eq!(map.remove_entry(&1), Some((1, "a")));
1472     /// assert_eq!(map.remove(&1), None);
1473     /// # }
1474     /// ```
1475     #[stable(feature = "hash_map_remove_entry", since = "1.27.0")]
1476     pub fn remove_entry<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<(K, V)>
1477         where K: Borrow<Q>,
1478               Q: Hash + Eq
1479     {
1480         self.search_mut(k)
1481             .map(|bucket| {
1482                 let (k, v, _) = pop_internal(bucket);
1483                 (k, v)
1484             })
1485     }
1486
1487     /// Retains only the elements specified by the predicate.
1488     ///
1489     /// In other words, remove all pairs `(k, v)` such that `f(&k,&mut v)` returns `false`.
1490     ///
1491     /// # Examples
1492     ///
1493     /// ```
1494     /// use std::collections::HashMap;
1495     ///
1496     /// let mut map: HashMap<i32, i32> = (0..8).map(|x|(x, x*10)).collect();
1497     /// map.retain(|&k, _| k % 2 == 0);
1498     /// assert_eq!(map.len(), 4);
1499     /// ```
1500     #[stable(feature = "retain_hash_collection", since = "1.18.0")]
1501     pub fn retain<F>(&mut self, mut f: F)
1502         where F: FnMut(&K, &mut V) -> bool
1503     {
1504         if self.table.size() == 0 {
1505             return;
1506         }
1507         let mut elems_left = self.table.size();
1508         let mut bucket = Bucket::head_bucket(&mut self.table);
1509         bucket.prev();
1510         let start_index = bucket.index();
1511         while elems_left != 0 {
1512             bucket = match bucket.peek() {
1513                 Full(mut full) => {
1514                     elems_left -= 1;
1515                     let should_remove = {
1516                         let (k, v) = full.read_mut();
1517                         !f(k, v)
1518                     };
1519                     if should_remove {
1520                         let prev_raw = full.raw();
1521                         let (_, _, t) = pop_internal(full);
1522                         Bucket::new_from(prev_raw, t)
1523                     } else {
1524                         full.into_bucket()
1525                     }
1526                 },
1527                 Empty(b) => {
1528                     b.into_bucket()
1529                 }
1530             };
1531             bucket.prev();  // reverse iteration
1532             debug_assert!(elems_left == 0 || bucket.index() != start_index);
1533         }
1534     }
1535 }
1536
1537 impl<K, V, S> HashMap<K, V, S>
1538     where K: Eq + Hash,
1539           S: BuildHasher
1540 {
1541     /// Creates a raw entry builder for the HashMap.
1542     ///
1543     /// Raw entries provide the lowest level of control for searching and
1544     /// manipulating a map. They must be manually initialized with a hash and
1545     /// then manually searched. After this, insertions into a vacant entry
1546     /// still require an owned key to be provided.
1547     ///
1548     /// Raw entries are useful for such exotic situations as:
1549     ///
1550     /// * Hash memoization
1551     /// * Deferring the creation of an owned key until it is known to be required
1552     /// * Using a search key that doesn't work with the Borrow trait
1553     /// * Using custom comparison logic without newtype wrappers
1554     ///
1555     /// Because raw entries provide much more low-level control, it's much easier
1556     /// to put the HashMap into an inconsistent state which, while memory-safe,
1557     /// will cause the map to produce seemingly random results. Higher-level and
1558     /// more foolproof APIs like `entry` should be preferred when possible.
1559     ///
1560     /// In particular, the hash used to initialized the raw entry must still be
1561     /// consistent with the hash of the key that is ultimately stored in the entry.
1562     /// This is because implementations of HashMap may need to recompute hashes
1563     /// when resizing, at which point only the keys are available.
1564     ///
1565     /// Raw entries give mutable access to the keys. This must not be used
1566     /// to modify how the key would compare or hash, as the map will not re-evaluate
1567     /// where the key should go, meaning the keys may become "lost" if their
1568     /// location does not reflect their state. For instance, if you change a key
1569     /// so that the map now contains keys which compare equal, search may start
1570     /// acting erratically, with two keys randomly masking each other. Implementations
1571     /// are free to assume this doesn't happen (within the limits of memory-safety).
1572     #[inline(always)]
1573     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1574     pub fn raw_entry_mut(&mut self) -> RawEntryBuilderMut<K, V, S> {
1575         self.reserve(1);
1576         RawEntryBuilderMut { map: self }
1577     }
1578
1579     /// Creates a raw immutable entry builder for the HashMap.
1580     ///
1581     /// Raw entries provide the lowest level of control for searching and
1582     /// manipulating a map. They must be manually initialized with a hash and
1583     /// then manually searched.
1584     ///
1585     /// This is useful for
1586     /// * Hash memoization
1587     /// * Using a search key that doesn't work with the Borrow trait
1588     /// * Using custom comparison logic without newtype wrappers
1589     ///
1590     /// Unless you are in such a situation, higher-level and more foolproof APIs like
1591     /// `get` should be preferred.
1592     ///
1593     /// Immutable raw entries have very limited use; you might instead want `raw_entry_mut`.
1594     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1595     pub fn raw_entry(&self) -> RawEntryBuilder<K, V, S> {
1596         RawEntryBuilder { map: self }
1597     }
1598 }
1599
1600 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1601 impl<K, V, S> PartialEq for HashMap<K, V, S>
1602     where K: Eq + Hash,
1603           V: PartialEq,
1604           S: BuildHasher
1605 {
1606     fn eq(&self, other: &HashMap<K, V, S>) -> bool {
1607         if self.len() != other.len() {
1608             return false;
1609         }
1610
1611         self.iter().all(|(key, value)| other.get(key).map_or(false, |v| *value == *v))
1612     }
1613 }
1614
1615 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1616 impl<K, V, S> Eq for HashMap<K, V, S>
1617     where K: Eq + Hash,
1618           V: Eq,
1619           S: BuildHasher
1620 {
1621 }
1622
1623 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1624 impl<K, V, S> Debug for HashMap<K, V, S>
1625     where K: Eq + Hash + Debug,
1626           V: Debug,
1627           S: BuildHasher
1628 {
1629     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1630         f.debug_map().entries(self.iter()).finish()
1631     }
1632 }
1633
1634 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1635 impl<K, V, S> Default for HashMap<K, V, S>
1636     where K: Eq + Hash,
1637           S: BuildHasher + Default
1638 {
1639     /// Creates an empty `HashMap<K, V, S>`, with the `Default` value for the hasher.
1640     fn default() -> HashMap<K, V, S> {
1641         HashMap::with_hasher(Default::default())
1642     }
1643 }
1644
1645 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1646 impl<K, Q: ?Sized, V, S> Index<&Q> for HashMap<K, V, S>
1647     where K: Eq + Hash + Borrow<Q>,
1648           Q: Eq + Hash,
1649           S: BuildHasher
1650 {
1651     type Output = V;
1652
1653     /// Returns a reference to the value corresponding to the supplied key.
1654     ///
1655     /// # Panics
1656     ///
1657     /// Panics if the key is not present in the `HashMap`.
1658     #[inline]
1659     fn index(&self, key: &Q) -> &V {
1660         self.get(key).expect("no entry found for key")
1661     }
1662 }
1663
1664 /// An iterator over the entries of a `HashMap`.
1665 ///
1666 /// This `struct` is created by the [`iter`] method on [`HashMap`]. See its
1667 /// documentation for more.
1668 ///
1669 /// [`iter`]: struct.HashMap.html#method.iter
1670 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1671 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1672 pub struct Iter<'a, K: 'a, V: 'a> {
1673     inner: table::Iter<'a, K, V>,
1674 }
1675
1676 // FIXME(#26925) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1677 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1678 impl<K, V> Clone for Iter<'_, K, V> {
1679     fn clone(&self) -> Self {
1680         Iter { inner: self.inner.clone() }
1681     }
1682 }
1683
1684 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
1685 impl<K: Debug, V: Debug> fmt::Debug for Iter<'_, K, V> {
1686     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1687         f.debug_list()
1688             .entries(self.clone())
1689             .finish()
1690     }
1691 }
1692
1693 /// A mutable iterator over the entries of a `HashMap`.
1694 ///
1695 /// This `struct` is created by the [`iter_mut`] method on [`HashMap`]. See its
1696 /// documentation for more.
1697 ///
1698 /// [`iter_mut`]: struct.HashMap.html#method.iter_mut
1699 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1700 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1701 pub struct IterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
1702     inner: table::IterMut<'a, K, V>,
1703 }
1704
1705 /// An owning iterator over the entries of a `HashMap`.
1706 ///
1707 /// This `struct` is created by the [`into_iter`] method on [`HashMap`][`HashMap`]
1708 /// (provided by the `IntoIterator` trait). See its documentation for more.
1709 ///
1710 /// [`into_iter`]: struct.HashMap.html#method.into_iter
1711 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1712 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1713 pub struct IntoIter<K, V> {
1714     pub(super) inner: table::IntoIter<K, V>,
1715 }
1716
1717 /// An iterator over the keys of a `HashMap`.
1718 ///
1719 /// This `struct` is created by the [`keys`] method on [`HashMap`]. See its
1720 /// documentation for more.
1721 ///
1722 /// [`keys`]: struct.HashMap.html#method.keys
1723 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1724 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1725 pub struct Keys<'a, K: 'a, V: 'a> {
1726     inner: Iter<'a, K, V>,
1727 }
1728
1729 // FIXME(#26925) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1730 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1731 impl<K, V> Clone for Keys<'_, K, V> {
1732     fn clone(&self) -> Self {
1733         Keys { inner: self.inner.clone() }
1734     }
1735 }
1736
1737 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
1738 impl<K: Debug, V> fmt::Debug for Keys<'_, K, V> {
1739     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1740         f.debug_list()
1741             .entries(self.clone())
1742             .finish()
1743     }
1744 }
1745
1746 /// An iterator over the values of a `HashMap`.
1747 ///
1748 /// This `struct` is created by the [`values`] method on [`HashMap`]. See its
1749 /// documentation for more.
1750 ///
1751 /// [`values`]: struct.HashMap.html#method.values
1752 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1753 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1754 pub struct Values<'a, K: 'a, V: 'a> {
1755     inner: Iter<'a, K, V>,
1756 }
1757
1758 // FIXME(#26925) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1759 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1760 impl<K, V> Clone for Values<'_, K, V> {
1761     fn clone(&self) -> Self {
1762         Values { inner: self.inner.clone() }
1763     }
1764 }
1765
1766 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
1767 impl<K, V: Debug> fmt::Debug for Values<'_, K, V> {
1768     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1769         f.debug_list()
1770             .entries(self.clone())
1771             .finish()
1772     }
1773 }
1774
1775 /// A draining iterator over the entries of a `HashMap`.
1776 ///
1777 /// This `struct` is created by the [`drain`] method on [`HashMap`]. See its
1778 /// documentation for more.
1779 ///
1780 /// [`drain`]: struct.HashMap.html#method.drain
1781 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1782 #[stable(feature = "drain", since = "1.6.0")]
1783 pub struct Drain<'a, K: 'a, V: 'a> {
1784     pub(super) inner: table::Drain<'a, K, V>,
1785 }
1786
1787 /// A mutable iterator over the values of a `HashMap`.
1788 ///
1789 /// This `struct` is created by the [`values_mut`] method on [`HashMap`]. See its
1790 /// documentation for more.
1791 ///
1792 /// [`values_mut`]: struct.HashMap.html#method.values_mut
1793 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1794 #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
1795 pub struct ValuesMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
1796     inner: IterMut<'a, K, V>,
1797 }
1798
1799 enum InternalEntry<K, V, M> {
1800     Occupied { elem: FullBucket<K, V, M> },
1801     Vacant {
1802         hash: SafeHash,
1803         elem: VacantEntryState<K, V, M>,
1804     },
1805     TableIsEmpty,
1806 }
1807
1808 impl<K, V, M> InternalEntry<K, V, M> {
1809     #[inline]
1810     fn into_occupied_bucket(self) -> Option<FullBucket<K, V, M>> {
1811         match self {
1812             InternalEntry::Occupied { elem } => Some(elem),
1813             _ => None,
1814         }
1815     }
1816 }
1817
1818 impl<'a, K, V> InternalEntry<K, V, &'a mut RawTable<K, V>> {
1819     #[inline]
1820     fn into_entry(self, key: K) -> Option<Entry<'a, K, V>> {
1821         match self {
1822             InternalEntry::Occupied { elem } => {
1823                 Some(Occupied(OccupiedEntry {
1824                     key: Some(key),
1825                     elem,
1826                 }))
1827             }
1828             InternalEntry::Vacant { hash, elem } => {
1829                 Some(Vacant(VacantEntry {
1830                     hash,
1831                     key,
1832                     elem,
1833                 }))
1834             }
1835             InternalEntry::TableIsEmpty => None,
1836         }
1837     }
1838 }
1839
1840 /// A builder for computing where in a HashMap a key-value pair would be stored.
1841 ///
1842 /// See the [`HashMap::raw_entry_mut`] docs for usage examples.
1843 ///
1844 /// [`HashMap::raw_entry_mut`]: struct.HashMap.html#method.raw_entry_mut
1845
1846 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1847 pub struct RawEntryBuilderMut<'a, K: 'a, V: 'a, S: 'a> {
1848     map: &'a mut HashMap<K, V, S>,
1849 }
1850
1851 /// A view into a single entry in a map, which may either be vacant or occupied.
1852 ///
1853 /// This is a lower-level version of [`Entry`].
1854 ///
1855 /// This `enum` is constructed from the [`raw_entry`] method on [`HashMap`].
1856 ///
1857 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
1858 /// [`Entry`]: enum.Entry.html
1859 /// [`raw_entry`]: struct.HashMap.html#method.raw_entry
1860 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1861 pub enum RawEntryMut<'a, K: 'a, V: 'a, S: 'a> {
1862     /// An occupied entry.
1863     Occupied(RawOccupiedEntryMut<'a, K, V>),
1864     /// A vacant entry.
1865     Vacant(RawVacantEntryMut<'a, K, V, S>),
1866 }
1867
1868 /// A view into an occupied entry in a `HashMap`.
1869 /// It is part of the [`RawEntryMut`] enum.
1870 ///
1871 /// [`RawEntryMut`]: enum.RawEntryMut.html
1872 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1873 pub struct RawOccupiedEntryMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
1874     elem: FullBucket<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1875 }
1876
1877 /// A view into a vacant entry in a `HashMap`.
1878 /// It is part of the [`RawEntryMut`] enum.
1879 ///
1880 /// [`RawEntryMut`]: enum.RawEntryMut.html
1881 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1882 pub struct RawVacantEntryMut<'a, K: 'a, V: 'a, S: 'a> {
1883     elem: VacantEntryState<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1884     hash_builder: &'a S,
1885 }
1886
1887 /// A builder for computing where in a HashMap a key-value pair would be stored.
1888 ///
1889 /// See the [`HashMap::raw_entry`] docs for usage examples.
1890 ///
1891 /// [`HashMap::raw_entry`]: struct.HashMap.html#method.raw_entry
1892 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1893 pub struct RawEntryBuilder<'a, K: 'a, V: 'a, S: 'a> {
1894     map: &'a HashMap<K, V, S>,
1895 }
1896
1897 impl<'a, K, V, S> RawEntryBuilderMut<'a, K, V, S>
1898     where S: BuildHasher,
1899           K: Eq + Hash,
1900 {
1901     /// Creates a `RawEntryMut` from the given key.
1902     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1903     pub fn from_key<Q: ?Sized>(self, k: &Q) -> RawEntryMut<'a, K, V, S>
1904         where K: Borrow<Q>,
1905               Q: Hash + Eq
1906     {
1907         let mut hasher = self.map.hash_builder.build_hasher();
1908         k.hash(&mut hasher);
1909         self.from_key_hashed_nocheck(hasher.finish(), k)
1910     }
1911
1912     /// Creates a `RawEntryMut` from the given key and its hash.
1913     #[inline]
1914     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1915     pub fn from_key_hashed_nocheck<Q: ?Sized>(self, hash: u64, k: &Q) -> RawEntryMut<'a, K, V, S>
1916         where K: Borrow<Q>,
1917               Q: Eq
1918     {
1919         self.from_hash(hash, |q| q.borrow().eq(k))
1920     }
1921
1922     #[inline]
1923     fn search<F>(self, hash: u64, is_match: F, compare_hashes: bool)  -> RawEntryMut<'a, K, V, S>
1924         where for<'b> F: FnMut(&'b K) -> bool,
1925     {
1926         match search_hashed_nonempty_mut(&mut self.map.table,
1927                                          SafeHash::new(hash),
1928                                          is_match,
1929                                          compare_hashes) {
1930             InternalEntry::Occupied { elem } => {
1931                 RawEntryMut::Occupied(RawOccupiedEntryMut { elem })
1932             }
1933             InternalEntry::Vacant { elem, .. } => {
1934                 RawEntryMut::Vacant(RawVacantEntryMut {
1935                     elem,
1936                     hash_builder: &self.map.hash_builder,
1937                 })
1938             }
1939             InternalEntry::TableIsEmpty => {
1940                 unreachable!()
1941             }
1942         }
1943     }
1944     /// Creates a `RawEntryMut` from the given hash.
1945     #[inline]
1946     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1947     pub fn from_hash<F>(self, hash: u64, is_match: F) -> RawEntryMut<'a, K, V, S>
1948         where for<'b> F: FnMut(&'b K) -> bool,
1949     {
1950         self.search(hash, is_match, true)
1951     }
1952
1953     /// Search possible locations for an element with hash `hash` until `is_match` returns true for
1954     /// one of them. There is no guarantee that all keys passed to `is_match` will have the provided
1955     /// hash.
1956     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1957     pub fn search_bucket<F>(self, hash: u64, is_match: F) -> RawEntryMut<'a, K, V, S>
1958         where for<'b> F: FnMut(&'b K) -> bool,
1959     {
1960         self.search(hash, is_match, false)
1961     }
1962 }
1963
1964 impl<'a, K, V, S> RawEntryBuilder<'a, K, V, S>
1965     where S: BuildHasher,
1966 {
1967     /// Access an entry by key.
1968     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1969     pub fn from_key<Q: ?Sized>(self, k: &Q) -> Option<(&'a K, &'a V)>
1970         where K: Borrow<Q>,
1971               Q: Hash + Eq
1972     {
1973         let mut hasher = self.map.hash_builder.build_hasher();
1974         k.hash(&mut hasher);
1975         self.from_key_hashed_nocheck(hasher.finish(), k)
1976     }
1977
1978     /// Access an entry by a key and its hash.
1979     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
1980     pub fn from_key_hashed_nocheck<Q: ?Sized>(self, hash: u64, k: &Q) -> Option<(&'a K, &'a V)>
1981         where K: Borrow<Q>,
1982               Q: Hash + Eq
1983
1984     {
1985         self.from_hash(hash, |q| q.borrow().eq(k))
1986     }
1987
1988     fn search<F>(self, hash: u64, is_match: F, compare_hashes: bool) -> Option<(&'a K, &'a V)>
1989         where F: FnMut(&K) -> bool
1990     {
1991         if unsafe { unlikely(self.map.table.size() == 0) } {
1992             return None;
1993         }
1994         match search_hashed_nonempty(&self.map.table,
1995                                      SafeHash::new(hash),
1996                                      is_match,
1997                                      compare_hashes) {
1998             InternalEntry::Occupied { elem } => Some(elem.into_refs()),
1999             InternalEntry::Vacant { .. } => None,
2000             InternalEntry::TableIsEmpty => unreachable!(),
2001         }
2002     }
2003
2004     /// Access an entry by hash.
2005     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2006     pub fn from_hash<F>(self, hash: u64, is_match: F) -> Option<(&'a K, &'a V)>
2007         where F: FnMut(&K) -> bool
2008     {
2009         self.search(hash, is_match, true)
2010     }
2011
2012     /// Search possible locations for an element with hash `hash` until `is_match` returns true for
2013     /// one of them. There is no guarantee that all keys passed to `is_match` will have the provided
2014     /// hash.
2015     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2016     pub fn search_bucket<F>(self, hash: u64, is_match: F) -> Option<(&'a K, &'a V)>
2017         where F: FnMut(&K) -> bool
2018     {
2019         self.search(hash, is_match, false)
2020     }
2021 }
2022
2023 impl<'a, K, V, S> RawEntryMut<'a, K, V, S> {
2024     /// Ensures a value is in the entry by inserting the default if empty, and returns
2025     /// mutable references to the key and value in the entry.
2026     ///
2027     /// # Examples
2028     ///
2029     /// ```
2030     /// #![feature(hash_raw_entry)]
2031     /// use std::collections::HashMap;
2032     ///
2033     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2034     ///
2035     /// map.raw_entry_mut().from_key("poneyland").or_insert("poneyland", 3);
2036     /// assert_eq!(map["poneyland"], 3);
2037     ///
2038     /// *map.raw_entry_mut().from_key("poneyland").or_insert("poneyland", 10).1 *= 2;
2039     /// assert_eq!(map["poneyland"], 6);
2040     /// ```
2041     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2042     pub fn or_insert(self, default_key: K, default_val: V) -> (&'a mut K, &'a mut V)
2043         where K: Hash,
2044               S: BuildHasher,
2045     {
2046         match self {
2047             RawEntryMut::Occupied(entry) => entry.into_key_value(),
2048             RawEntryMut::Vacant(entry) => entry.insert(default_key, default_val),
2049         }
2050     }
2051
2052     /// Ensures a value is in the entry by inserting the result of the default function if empty,
2053     /// and returns mutable references to the key and value in the entry.
2054     ///
2055     /// # Examples
2056     ///
2057     /// ```
2058     /// #![feature(hash_raw_entry)]
2059     /// use std::collections::HashMap;
2060     ///
2061     /// let mut map: HashMap<&str, String> = HashMap::new();
2062     ///
2063     /// map.raw_entry_mut().from_key("poneyland").or_insert_with(|| {
2064     ///     ("poneyland", "hoho".to_string())
2065     /// });
2066     ///
2067     /// assert_eq!(map["poneyland"], "hoho".to_string());
2068     /// ```
2069     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2070     pub fn or_insert_with<F>(self, default: F) -> (&'a mut K, &'a mut V)
2071         where F: FnOnce() -> (K, V),
2072               K: Hash,
2073               S: BuildHasher,
2074     {
2075         match self {
2076             RawEntryMut::Occupied(entry) => entry.into_key_value(),
2077             RawEntryMut::Vacant(entry) => {
2078                 let (k, v) = default();
2079                 entry.insert(k, v)
2080             }
2081         }
2082     }
2083
2084     /// Provides in-place mutable access to an occupied entry before any
2085     /// potential inserts into the map.
2086     ///
2087     /// # Examples
2088     ///
2089     /// ```
2090     /// #![feature(hash_raw_entry)]
2091     /// use std::collections::HashMap;
2092     ///
2093     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2094     ///
2095     /// map.raw_entry_mut()
2096     ///    .from_key("poneyland")
2097     ///    .and_modify(|_k, v| { *v += 1 })
2098     ///    .or_insert("poneyland", 42);
2099     /// assert_eq!(map["poneyland"], 42);
2100     ///
2101     /// map.raw_entry_mut()
2102     ///    .from_key("poneyland")
2103     ///    .and_modify(|_k, v| { *v += 1 })
2104     ///    .or_insert("poneyland", 0);
2105     /// assert_eq!(map["poneyland"], 43);
2106     /// ```
2107     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2108     pub fn and_modify<F>(self, f: F) -> Self
2109         where F: FnOnce(&mut K, &mut V)
2110     {
2111         match self {
2112             RawEntryMut::Occupied(mut entry) => {
2113                 {
2114                     let (k, v) = entry.get_key_value_mut();
2115                     f(k, v);
2116                 }
2117                 RawEntryMut::Occupied(entry)
2118             },
2119             RawEntryMut::Vacant(entry) => RawEntryMut::Vacant(entry),
2120         }
2121     }
2122 }
2123
2124 impl<'a, K, V> RawOccupiedEntryMut<'a, K, V> {
2125     /// Gets a reference to the key in the entry.
2126     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2127     pub fn key(&self) -> &K {
2128         self.elem.read().0
2129     }
2130
2131     /// Gets a mutable reference to the key in the entry.
2132     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2133     pub fn key_mut(&mut self) -> &mut K {
2134         self.elem.read_mut().0
2135     }
2136
2137     /// Converts the entry into a mutable reference to the key in the entry
2138     /// with a lifetime bound to the map itself.
2139     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2140     pub fn into_key(self) -> &'a mut K {
2141         self.elem.into_mut_refs().0
2142     }
2143
2144     /// Gets a reference to the value in the entry.
2145     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2146     pub fn get(&self) -> &V {
2147         self.elem.read().1
2148     }
2149
2150     /// Converts the OccupiedEntry into a mutable reference to the value in the entry
2151     /// with a lifetime bound to the map itself.
2152     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2153     pub fn into_mut(self) -> &'a mut V {
2154         self.elem.into_mut_refs().1
2155     }
2156
2157     /// Gets a mutable reference to the value in the entry.
2158     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2159     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut V {
2160         self.elem.read_mut().1
2161     }
2162
2163     /// Gets a reference to the key and value in the entry.
2164     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2165     pub fn get_key_value(&mut self) -> (&K, &V) {
2166         self.elem.read()
2167     }
2168
2169     /// Gets a mutable reference to the key and value in the entry.
2170     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2171     pub fn get_key_value_mut(&mut self) -> (&mut K, &mut V) {
2172         self.elem.read_mut()
2173     }
2174
2175     /// Converts the OccupiedEntry into a mutable reference to the key and value in the entry
2176     /// with a lifetime bound to the map itself.
2177     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2178     pub fn into_key_value(self) -> (&'a mut K, &'a mut V) {
2179         self.elem.into_mut_refs()
2180     }
2181
2182     /// Sets the value of the entry, and returns the entry's old value.
2183     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2184     pub fn insert(&mut self, value: V) -> V {
2185         mem::replace(self.get_mut(), value)
2186     }
2187
2188     /// Sets the value of the entry, and returns the entry's old value.
2189     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2190     pub fn insert_key(&mut self, key: K) -> K {
2191         mem::replace(self.key_mut(), key)
2192     }
2193
2194     /// Takes the value out of the entry, and returns it.
2195     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2196     pub fn remove(self) -> V {
2197         pop_internal(self.elem).1
2198     }
2199
2200     /// Take the ownership of the key and value from the map.
2201     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2202     pub fn remove_entry(self) -> (K, V) {
2203         let (k, v, _) = pop_internal(self.elem);
2204         (k, v)
2205     }
2206 }
2207
2208 impl<'a, K, V, S> RawVacantEntryMut<'a, K, V, S> {
2209     /// Sets the value of the entry with the VacantEntry's key,
2210     /// and returns a mutable reference to it.
2211     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2212     pub fn insert(self, key: K, value: V) -> (&'a mut K, &'a mut V)
2213         where K: Hash,
2214               S: BuildHasher,
2215     {
2216         let mut hasher = self.hash_builder.build_hasher();
2217         key.hash(&mut hasher);
2218         self.insert_hashed_nocheck(hasher.finish(), key, value)
2219     }
2220
2221     /// Sets the value of the entry with the VacantEntry's key,
2222     /// and returns a mutable reference to it.
2223     #[inline]
2224     #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2225     pub fn insert_hashed_nocheck(self, hash: u64, key: K, value: V) -> (&'a mut K, &'a mut V) {
2226         let hash = SafeHash::new(hash);
2227         let b = match self.elem {
2228             NeqElem(mut bucket, disp) => {
2229                 if disp >= DISPLACEMENT_THRESHOLD {
2230                     bucket.table_mut().set_tag(true);
2231                 }
2232                 robin_hood(bucket, disp, hash, key, value)
2233             },
2234             NoElem(mut bucket, disp) => {
2235                 if disp >= DISPLACEMENT_THRESHOLD {
2236                     bucket.table_mut().set_tag(true);
2237                 }
2238                 bucket.put(hash, key, value)
2239             },
2240         };
2241         b.into_mut_refs()
2242     }
2243 }
2244
2245 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2246 impl<K, V, S> Debug for RawEntryBuilderMut<'_, K, V, S> {
2247     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2248         f.debug_struct("RawEntryBuilder")
2249          .finish()
2250     }
2251 }
2252
2253 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2254 impl<K: Debug, V: Debug, S> Debug for RawEntryMut<'_, K, V, S> {
2255     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2256         match *self {
2257             RawEntryMut::Vacant(ref v) => {
2258                 f.debug_tuple("RawEntry")
2259                     .field(v)
2260                     .finish()
2261             }
2262             RawEntryMut::Occupied(ref o) => {
2263                 f.debug_tuple("RawEntry")
2264                     .field(o)
2265                     .finish()
2266             }
2267         }
2268     }
2269 }
2270
2271 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2272 impl<K: Debug, V: Debug> Debug for RawOccupiedEntryMut<'_, K, V> {
2273     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2274         f.debug_struct("RawOccupiedEntryMut")
2275          .field("key", self.key())
2276          .field("value", self.get())
2277          .finish()
2278     }
2279 }
2280
2281 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2282 impl<K, V, S> Debug for RawVacantEntryMut<'_, K, V, S> {
2283     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2284         f.debug_struct("RawVacantEntryMut")
2285          .finish()
2286     }
2287 }
2288
2289 #[unstable(feature = "hash_raw_entry", issue = "56167")]
2290 impl<K, V, S> Debug for RawEntryBuilder<'_, K, V, S> {
2291     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2292         f.debug_struct("RawEntryBuilder")
2293          .finish()
2294     }
2295 }
2296
2297 /// A view into a single entry in a map, which may either be vacant or occupied.
2298 ///
2299 /// This `enum` is constructed from the [`entry`] method on [`HashMap`].
2300 ///
2301 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
2302 /// [`entry`]: struct.HashMap.html#method.entry
2303 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2304 pub enum Entry<'a, K: 'a, V: 'a> {
2305     /// An occupied entry.
2306     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2307     Occupied(#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2308              OccupiedEntry<'a, K, V>),
2309
2310     /// A vacant entry.
2311     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2312     Vacant(#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2313            VacantEntry<'a, K, V>),
2314 }
2315
2316 #[stable(feature= "debug_hash_map", since = "1.12.0")]
2317 impl<K: Debug, V: Debug> Debug for Entry<'_, K, V> {
2318     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2319         match *self {
2320             Vacant(ref v) => {
2321                 f.debug_tuple("Entry")
2322                     .field(v)
2323                     .finish()
2324             }
2325             Occupied(ref o) => {
2326                 f.debug_tuple("Entry")
2327                     .field(o)
2328                     .finish()
2329             }
2330         }
2331     }
2332 }
2333
2334 /// A view into an occupied entry in a `HashMap`.
2335 /// It is part of the [`Entry`] enum.
2336 ///
2337 /// [`Entry`]: enum.Entry.html
2338 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2339 pub struct OccupiedEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
2340     key: Option<K>,
2341     elem: FullBucket<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
2342 }
2343
2344 #[stable(feature= "debug_hash_map", since = "1.12.0")]
2345 impl<K: Debug, V: Debug> Debug for OccupiedEntry<'_, K, V> {
2346     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2347         f.debug_struct("OccupiedEntry")
2348             .field("key", self.key())
2349             .field("value", self.get())
2350             .finish()
2351     }
2352 }
2353
2354 /// A view into a vacant entry in a `HashMap`.
2355 /// It is part of the [`Entry`] enum.
2356 ///
2357 /// [`Entry`]: enum.Entry.html
2358 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2359 pub struct VacantEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
2360     hash: SafeHash,
2361     key: K,
2362     elem: VacantEntryState<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
2363 }
2364
2365 #[stable(feature= "debug_hash_map", since = "1.12.0")]
2366 impl<K: Debug, V> Debug for VacantEntry<'_, K, V> {
2367     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2368         f.debug_tuple("VacantEntry")
2369             .field(self.key())
2370             .finish()
2371     }
2372 }
2373
2374 /// Possible states of a VacantEntry.
2375 enum VacantEntryState<K, V, M> {
2376     /// The index is occupied, but the key to insert has precedence,
2377     /// and will kick the current one out on insertion.
2378     NeqElem(FullBucket<K, V, M>, usize),
2379     /// The index is genuinely vacant.
2380     NoElem(EmptyBucket<K, V, M>, usize),
2381 }
2382
2383 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2384 impl<'a, K, V, S> IntoIterator for &'a HashMap<K, V, S> {
2385     type Item = (&'a K, &'a V);
2386     type IntoIter = Iter<'a, K, V>;
2387
2388     fn into_iter(self) -> Iter<'a, K, V> {
2389         self.iter()
2390     }
2391 }
2392
2393 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2394 impl<'a, K, V, S> IntoIterator for &'a mut HashMap<K, V, S> {
2395     type Item = (&'a K, &'a mut V);
2396     type IntoIter = IterMut<'a, K, V>;
2397
2398     fn into_iter(self) -> IterMut<'a, K, V> {
2399         self.iter_mut()
2400     }
2401 }
2402
2403 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2404 impl<K, V, S> IntoIterator for HashMap<K, V, S> {
2405     type Item = (K, V);
2406     type IntoIter = IntoIter<K, V>;
2407
2408     /// Creates a consuming iterator, that is, one that moves each key-value
2409     /// pair out of the map in arbitrary order. The map cannot be used after
2410     /// calling this.
2411     ///
2412     /// # Examples
2413     ///
2414     /// ```
2415     /// use std::collections::HashMap;
2416     ///
2417     /// let mut map = HashMap::new();
2418     /// map.insert("a", 1);
2419     /// map.insert("b", 2);
2420     /// map.insert("c", 3);
2421     ///
2422     /// // Not possible with .iter()
2423     /// let vec: Vec<(&str, i32)> = map.into_iter().collect();
2424     /// ```
2425     fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
2426         IntoIter { inner: self.table.into_iter() }
2427     }
2428 }
2429
2430 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2431 impl<'a, K, V> Iterator for Iter<'a, K, V> {
2432     type Item = (&'a K, &'a V);
2433
2434     #[inline]
2435     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> {
2436         self.inner.next()
2437     }
2438     #[inline]
2439     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
2440         self.inner.size_hint()
2441     }
2442 }
2443 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2444 impl<K, V> ExactSizeIterator for Iter<'_, K, V> {
2445     #[inline]
2446     fn len(&self) -> usize {
2447         self.inner.len()
2448     }
2449 }
2450
2451 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
2452 impl<K, V> FusedIterator for Iter<'_, K, V> {}
2453
2454 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2455 impl<'a, K, V> Iterator for IterMut<'a, K, V> {
2456     type Item = (&'a K, &'a mut V);
2457
2458     #[inline]
2459     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> {
2460         self.inner.next()
2461     }
2462     #[inline]
2463     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
2464         self.inner.size_hint()
2465     }
2466 }
2467 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2468 impl<K, V> ExactSizeIterator for IterMut<'_, K, V> {
2469     #[inline]
2470     fn len(&self) -> usize {
2471         self.inner.len()
2472     }
2473 }
2474 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
2475 impl<K, V> FusedIterator for IterMut<'_, K, V> {}
2476
2477 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
2478 impl<K, V> fmt::Debug for IterMut<'_, K, V>
2479     where K: fmt::Debug,
2480           V: fmt::Debug,
2481 {
2482     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2483         f.debug_list()
2484             .entries(self.inner.iter())
2485             .finish()
2486     }
2487 }
2488
2489 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2490 impl<K, V> Iterator for IntoIter<K, V> {
2491     type Item = (K, V);
2492
2493     #[inline]
2494     fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> {
2495         self.inner.next().map(|(_, k, v)| (k, v))
2496     }
2497     #[inline]
2498     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
2499         self.inner.size_hint()
2500     }
2501 }
2502 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2503 impl<K, V> ExactSizeIterator for IntoIter<K, V> {
2504     #[inline]
2505     fn len(&self) -> usize {
2506         self.inner.len()
2507     }
2508 }
2509 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
2510 impl<K, V> FusedIterator for IntoIter<K, V> {}
2511
2512 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
2513 impl<K: Debug, V: Debug> fmt::Debug for IntoIter<K, V> {
2514     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2515         f.debug_list()
2516             .entries(self.inner.iter())
2517             .finish()
2518     }
2519 }
2520
2521 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2522 impl<'a, K, V> Iterator for Keys<'a, K, V> {
2523     type Item = &'a K;
2524
2525     #[inline]
2526     fn next(&mut self) -> Option<(&'a K)> {
2527         self.inner.next().map(|(k, _)| k)
2528     }
2529     #[inline]
2530     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
2531         self.inner.size_hint()
2532     }
2533 }
2534 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2535 impl<K, V> ExactSizeIterator for Keys<'_, K, V> {
2536     #[inline]
2537     fn len(&self) -> usize {
2538         self.inner.len()
2539     }
2540 }
2541 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
2542 impl<K, V> FusedIterator for Keys<'_, K, V> {}
2543
2544 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2545 impl<'a, K, V> Iterator for Values<'a, K, V> {
2546     type Item = &'a V;
2547
2548     #[inline]
2549     fn next(&mut self) -> Option<(&'a V)> {
2550         self.inner.next().map(|(_, v)| v)
2551     }
2552     #[inline]
2553     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
2554         self.inner.size_hint()
2555     }
2556 }
2557 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2558 impl<K, V> ExactSizeIterator for Values<'_, K, V> {
2559     #[inline]
2560     fn len(&self) -> usize {
2561         self.inner.len()
2562     }
2563 }
2564 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
2565 impl<K, V> FusedIterator for Values<'_, K, V> {}
2566
2567 #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
2568 impl<'a, K, V> Iterator for ValuesMut<'a, K, V> {
2569     type Item = &'a mut V;
2570
2571     #[inline]
2572     fn next(&mut self) -> Option<(&'a mut V)> {
2573         self.inner.next().map(|(_, v)| v)
2574     }
2575     #[inline]
2576     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
2577         self.inner.size_hint()
2578     }
2579 }
2580 #[stable(feature = "map_values_mut", since = "1.10.0")]
2581 impl<K, V> ExactSizeIterator for ValuesMut<'_, K, V> {
2582     #[inline]
2583     fn len(&self) -> usize {
2584         self.inner.len()
2585     }
2586 }
2587 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
2588 impl<K, V> FusedIterator for ValuesMut<'_, K, V> {}
2589
2590 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
2591 impl<K, V> fmt::Debug for ValuesMut<'_, K, V>
2592     where K: fmt::Debug,
2593           V: fmt::Debug,
2594 {
2595     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2596         f.debug_list()
2597             .entries(self.inner.inner.iter())
2598             .finish()
2599     }
2600 }
2601
2602 #[stable(feature = "drain", since = "1.6.0")]
2603 impl<'a, K, V> Iterator for Drain<'a, K, V> {
2604     type Item = (K, V);
2605
2606     #[inline]
2607     fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> {
2608         self.inner.next().map(|(_, k, v)| (k, v))
2609     }
2610     #[inline]
2611     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
2612         self.inner.size_hint()
2613     }
2614 }
2615 #[stable(feature = "drain", since = "1.6.0")]
2616 impl<K, V> ExactSizeIterator for Drain<'_, K, V> {
2617     #[inline]
2618     fn len(&self) -> usize {
2619         self.inner.len()
2620     }
2621 }
2622 #[stable(feature = "fused", since = "1.26.0")]
2623 impl<K, V> FusedIterator for Drain<'_, K, V> {}
2624
2625 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
2626 impl<K, V> fmt::Debug for Drain<'_, K, V>
2627     where K: fmt::Debug,
2628           V: fmt::Debug,
2629 {
2630     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
2631         f.debug_list()
2632             .entries(self.inner.iter())
2633             .finish()
2634     }
2635 }
2636
2637 impl<'a, K, V> Entry<'a, K, V> {
2638     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2639     /// Ensures a value is in the entry by inserting the default if empty, and returns
2640     /// a mutable reference to the value in the entry.
2641     ///
2642     /// # Examples
2643     ///
2644     /// ```
2645     /// use std::collections::HashMap;
2646     ///
2647     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2648     ///
2649     /// map.entry("poneyland").or_insert(3);
2650     /// assert_eq!(map["poneyland"], 3);
2651     ///
2652     /// *map.entry("poneyland").or_insert(10) *= 2;
2653     /// assert_eq!(map["poneyland"], 6);
2654     /// ```
2655     pub fn or_insert(self, default: V) -> &'a mut V {
2656         match self {
2657             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
2658             Vacant(entry) => entry.insert(default),
2659         }
2660     }
2661
2662     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2663     /// Ensures a value is in the entry by inserting the result of the default function if empty,
2664     /// and returns a mutable reference to the value in the entry.
2665     ///
2666     /// # Examples
2667     ///
2668     /// ```
2669     /// use std::collections::HashMap;
2670     ///
2671     /// let mut map: HashMap<&str, String> = HashMap::new();
2672     /// let s = "hoho".to_string();
2673     ///
2674     /// map.entry("poneyland").or_insert_with(|| s);
2675     ///
2676     /// assert_eq!(map["poneyland"], "hoho".to_string());
2677     /// ```
2678     pub fn or_insert_with<F: FnOnce() -> V>(self, default: F) -> &'a mut V {
2679         match self {
2680             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
2681             Vacant(entry) => entry.insert(default()),
2682         }
2683     }
2684
2685     /// Returns a reference to this entry's key.
2686     ///
2687     /// # Examples
2688     ///
2689     /// ```
2690     /// use std::collections::HashMap;
2691     ///
2692     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2693     /// assert_eq!(map.entry("poneyland").key(), &"poneyland");
2694     /// ```
2695     #[stable(feature = "map_entry_keys", since = "1.10.0")]
2696     pub fn key(&self) -> &K {
2697         match *self {
2698             Occupied(ref entry) => entry.key(),
2699             Vacant(ref entry) => entry.key(),
2700         }
2701     }
2702
2703     /// Provides in-place mutable access to an occupied entry before any
2704     /// potential inserts into the map.
2705     ///
2706     /// # Examples
2707     ///
2708     /// ```
2709     /// use std::collections::HashMap;
2710     ///
2711     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2712     ///
2713     /// map.entry("poneyland")
2714     ///    .and_modify(|e| { *e += 1 })
2715     ///    .or_insert(42);
2716     /// assert_eq!(map["poneyland"], 42);
2717     ///
2718     /// map.entry("poneyland")
2719     ///    .and_modify(|e| { *e += 1 })
2720     ///    .or_insert(42);
2721     /// assert_eq!(map["poneyland"], 43);
2722     /// ```
2723     #[stable(feature = "entry_and_modify", since = "1.26.0")]
2724     pub fn and_modify<F>(self, f: F) -> Self
2725         where F: FnOnce(&mut V)
2726     {
2727         match self {
2728             Occupied(mut entry) => {
2729                 f(entry.get_mut());
2730                 Occupied(entry)
2731             },
2732             Vacant(entry) => Vacant(entry),
2733         }
2734     }
2735
2736 }
2737
2738 impl<'a, K, V: Default> Entry<'a, K, V> {
2739     #[stable(feature = "entry_or_default", since = "1.28.0")]
2740     /// Ensures a value is in the entry by inserting the default value if empty,
2741     /// and returns a mutable reference to the value in the entry.
2742     ///
2743     /// # Examples
2744     ///
2745     /// ```
2746     /// # fn main() {
2747     /// use std::collections::HashMap;
2748     ///
2749     /// let mut map: HashMap<&str, Option<u32>> = HashMap::new();
2750     /// map.entry("poneyland").or_default();
2751     ///
2752     /// assert_eq!(map["poneyland"], None);
2753     /// # }
2754     /// ```
2755     pub fn or_default(self) -> &'a mut V {
2756         match self {
2757             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
2758             Vacant(entry) => entry.insert(Default::default()),
2759         }
2760     }
2761 }
2762
2763 impl<'a, K, V> OccupiedEntry<'a, K, V> {
2764     /// Gets a reference to the key in the entry.
2765     ///
2766     /// # Examples
2767     ///
2768     /// ```
2769     /// use std::collections::HashMap;
2770     ///
2771     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2772     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2773     /// assert_eq!(map.entry("poneyland").key(), &"poneyland");
2774     /// ```
2775     #[stable(feature = "map_entry_keys", since = "1.10.0")]
2776     pub fn key(&self) -> &K {
2777         self.elem.read().0
2778     }
2779
2780     /// Take the ownership of the key and value from the map.
2781     ///
2782     /// # Examples
2783     ///
2784     /// ```
2785     /// use std::collections::HashMap;
2786     /// use std::collections::hash_map::Entry;
2787     ///
2788     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2789     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2790     ///
2791     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2792     ///     // We delete the entry from the map.
2793     ///     o.remove_entry();
2794     /// }
2795     ///
2796     /// assert_eq!(map.contains_key("poneyland"), false);
2797     /// ```
2798     #[stable(feature = "map_entry_recover_keys2", since = "1.12.0")]
2799     pub fn remove_entry(self) -> (K, V) {
2800         let (k, v, _) = pop_internal(self.elem);
2801         (k, v)
2802     }
2803
2804     /// Gets a reference to the value in the entry.
2805     ///
2806     /// # Examples
2807     ///
2808     /// ```
2809     /// use std::collections::HashMap;
2810     /// use std::collections::hash_map::Entry;
2811     ///
2812     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2813     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2814     ///
2815     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2816     ///     assert_eq!(o.get(), &12);
2817     /// }
2818     /// ```
2819     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2820     pub fn get(&self) -> &V {
2821         self.elem.read().1
2822     }
2823
2824     /// Gets a mutable reference to the value in the entry.
2825     ///
2826     /// If you need a reference to the `OccupiedEntry` which may outlive the
2827     /// destruction of the `Entry` value, see [`into_mut`].
2828     ///
2829     /// [`into_mut`]: #method.into_mut
2830     ///
2831     /// # Examples
2832     ///
2833     /// ```
2834     /// use std::collections::HashMap;
2835     /// use std::collections::hash_map::Entry;
2836     ///
2837     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2838     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2839     ///
2840     /// assert_eq!(map["poneyland"], 12);
2841     /// if let Entry::Occupied(mut o) = map.entry("poneyland") {
2842     ///     *o.get_mut() += 10;
2843     ///     assert_eq!(*o.get(), 22);
2844     ///
2845     ///     // We can use the same Entry multiple times.
2846     ///     *o.get_mut() += 2;
2847     /// }
2848     ///
2849     /// assert_eq!(map["poneyland"], 24);
2850     /// ```
2851     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2852     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut V {
2853         self.elem.read_mut().1
2854     }
2855
2856     /// Converts the OccupiedEntry into a mutable reference to the value in the entry
2857     /// with a lifetime bound to the map itself.
2858     ///
2859     /// If you need multiple references to the `OccupiedEntry`, see [`get_mut`].
2860     ///
2861     /// [`get_mut`]: #method.get_mut
2862     ///
2863     /// # Examples
2864     ///
2865     /// ```
2866     /// use std::collections::HashMap;
2867     /// use std::collections::hash_map::Entry;
2868     ///
2869     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2870     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2871     ///
2872     /// assert_eq!(map["poneyland"], 12);
2873     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2874     ///     *o.into_mut() += 10;
2875     /// }
2876     ///
2877     /// assert_eq!(map["poneyland"], 22);
2878     /// ```
2879     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2880     pub fn into_mut(self) -> &'a mut V {
2881         self.elem.into_mut_refs().1
2882     }
2883
2884     /// Sets the value of the entry, and returns the entry's old value.
2885     ///
2886     /// # Examples
2887     ///
2888     /// ```
2889     /// use std::collections::HashMap;
2890     /// use std::collections::hash_map::Entry;
2891     ///
2892     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2893     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2894     ///
2895     /// if let Entry::Occupied(mut o) = map.entry("poneyland") {
2896     ///     assert_eq!(o.insert(15), 12);
2897     /// }
2898     ///
2899     /// assert_eq!(map["poneyland"], 15);
2900     /// ```
2901     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2902     pub fn insert(&mut self, mut value: V) -> V {
2903         let old_value = self.get_mut();
2904         mem::swap(&mut value, old_value);
2905         value
2906     }
2907
2908     /// Takes the value out of the entry, and returns it.
2909     ///
2910     /// # Examples
2911     ///
2912     /// ```
2913     /// use std::collections::HashMap;
2914     /// use std::collections::hash_map::Entry;
2915     ///
2916     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
2917     /// map.entry("poneyland").or_insert(12);
2918     ///
2919     /// if let Entry::Occupied(o) = map.entry("poneyland") {
2920     ///     assert_eq!(o.remove(), 12);
2921     /// }
2922     ///
2923     /// assert_eq!(map.contains_key("poneyland"), false);
2924     /// ```
2925     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2926     pub fn remove(self) -> V {
2927         pop_internal(self.elem).1
2928     }
2929
2930     /// Returns a key that was used for search.
2931     ///
2932     /// The key was retained for further use.
2933     fn take_key(&mut self) -> Option<K> {
2934         self.key.take()
2935     }
2936
2937     /// Replaces the entry, returning the old key and value. The new key in the hash map will be
2938     /// the key used to create this entry.
2939     ///
2940     /// # Examples
2941     ///
2942     /// ```
2943     /// #![feature(map_entry_replace)]
2944     /// use std::collections::hash_map::{Entry, HashMap};
2945     /// use std::rc::Rc;
2946     ///
2947     /// let mut map: HashMap<Rc<String>, u32> = HashMap::new();
2948     /// map.insert(Rc::new("Stringthing".to_string()), 15);
2949     ///
2950     /// let my_key = Rc::new("Stringthing".to_string());
2951     ///
2952     /// if let Entry::Occupied(entry) = map.entry(my_key) {
2953     ///     // Also replace the key with a handle to our other key.
2954     ///     let (old_key, old_value): (Rc<String>, u32) = entry.replace_entry(16);
2955     /// }
2956     ///
2957     /// ```
2958     #[unstable(feature = "map_entry_replace", issue = "44286")]
2959     pub fn replace_entry(mut self, value: V) -> (K, V) {
2960         let (old_key, old_value) = self.elem.read_mut();
2961
2962         let old_key = mem::replace(old_key, self.key.unwrap());
2963         let old_value = mem::replace(old_value, value);
2964
2965         (old_key, old_value)
2966     }
2967
2968     /// Replaces the key in the hash map with the key used to create this entry.
2969     ///
2970     /// # Examples
2971     ///
2972     /// ```
2973     /// #![feature(map_entry_replace)]
2974     /// use std::collections::hash_map::{Entry, HashMap};
2975     /// use std::rc::Rc;
2976     ///
2977     /// let mut map: HashMap<Rc<String>, u32> = HashMap::new();
2978     /// let mut known_strings: Vec<Rc<String>> = Vec::new();
2979     ///
2980     /// // Initialise known strings, run program, etc.
2981     ///
2982     /// reclaim_memory(&mut map, &known_strings);
2983     ///
2984     /// fn reclaim_memory(map: &mut HashMap<Rc<String>, u32>, known_strings: &[Rc<String>] ) {
2985     ///     for s in known_strings {
2986     ///         if let Entry::Occupied(entry) = map.entry(s.clone()) {
2987     ///             // Replaces the entry's key with our version of it in `known_strings`.
2988     ///             entry.replace_key();
2989     ///         }
2990     ///     }
2991     /// }
2992     /// ```
2993     #[unstable(feature = "map_entry_replace", issue = "44286")]
2994     pub fn replace_key(mut self) -> K {
2995         let (old_key, _) = self.elem.read_mut();
2996         mem::replace(old_key, self.key.unwrap())
2997     }
2998 }
2999
3000 impl<'a, K: 'a, V: 'a> VacantEntry<'a, K, V> {
3001     /// Gets a reference to the key that would be used when inserting a value
3002     /// through the `VacantEntry`.
3003     ///
3004     /// # Examples
3005     ///
3006     /// ```
3007     /// use std::collections::HashMap;
3008     ///
3009     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
3010     /// assert_eq!(map.entry("poneyland").key(), &"poneyland");
3011     /// ```
3012     #[stable(feature = "map_entry_keys", since = "1.10.0")]
3013     pub fn key(&self) -> &K {
3014         &self.key
3015     }
3016
3017     /// Take ownership of the key.
3018     ///
3019     /// # Examples
3020     ///
3021     /// ```
3022     /// use std::collections::HashMap;
3023     /// use std::collections::hash_map::Entry;
3024     ///
3025     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
3026     ///
3027     /// if let Entry::Vacant(v) = map.entry("poneyland") {
3028     ///     v.into_key();
3029     /// }
3030     /// ```
3031     #[stable(feature = "map_entry_recover_keys2", since = "1.12.0")]
3032     pub fn into_key(self) -> K {
3033         self.key
3034     }
3035
3036     /// Sets the value of the entry with the VacantEntry's key,
3037     /// and returns a mutable reference to it.
3038     ///
3039     /// # Examples
3040     ///
3041     /// ```
3042     /// use std::collections::HashMap;
3043     /// use std::collections::hash_map::Entry;
3044     ///
3045     /// let mut map: HashMap<&str, u32> = HashMap::new();
3046     ///
3047     /// if let Entry::Vacant(o) = map.entry("poneyland") {
3048     ///     o.insert(37);
3049     /// }
3050     /// assert_eq!(map["poneyland"], 37);
3051     /// ```
3052     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
3053     pub fn insert(self, value: V) -> &'a mut V {
3054         let b = match self.elem {
3055             NeqElem(mut bucket, disp) => {
3056                 if disp >= DISPLACEMENT_THRESHOLD {
3057                     bucket.table_mut().set_tag(true);
3058                 }
3059                 robin_hood(bucket, disp, self.hash, self.key, value)
3060             },
3061             NoElem(mut bucket, disp) => {
3062                 if disp >= DISPLACEMENT_THRESHOLD {
3063                     bucket.table_mut().set_tag(true);
3064                 }
3065                 bucket.put(self.hash, self.key, value)
3066             },
3067         };
3068         b.into_mut_refs().1
3069     }
3070 }
3071
3072 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
3073 impl<K, V, S> FromIterator<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
3074     where K: Eq + Hash,
3075           S: BuildHasher + Default
3076 {
3077     fn from_iter<T: IntoIterator<Item = (K, V)>>(iter: T) -> HashMap<K, V, S> {
3078         let mut map = HashMap::with_hasher(Default::default());
3079         map.extend(iter);
3080         map
3081     }
3082 }
3083
3084 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
3085 impl<K, V, S> Extend<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
3086     where K: Eq + Hash,
3087           S: BuildHasher
3088 {
3089     fn extend<T: IntoIterator<Item = (K, V)>>(&mut self, iter: T) {
3090         // Keys may be already present or show multiple times in the iterator.
3091         // Reserve the entire hint lower bound if the map is empty.
3092         // Otherwise reserve half the hint (rounded up), so the map
3093         // will only resize twice in the worst case.
3094         let iter = iter.into_iter();
3095         let reserve = if self.is_empty() {
3096             iter.size_hint().0
3097         } else {
3098             (iter.size_hint().0 + 1) / 2
3099         };
3100         self.reserve(reserve);
3101         for (k, v) in iter {
3102             self.insert(k, v);
3103         }
3104     }
3105 }
3106
3107 #[stable(feature = "hash_extend_copy", since = "1.4.0")]
3108 impl<'a, K, V, S> Extend<(&'a K, &'a V)> for HashMap<K, V, S>
3109     where K: Eq + Hash + Copy,
3110           V: Copy,
3111           S: BuildHasher
3112 {
3113     fn extend<T: IntoIterator<Item = (&'a K, &'a V)>>(&mut self, iter: T) {
3114         self.extend(iter.into_iter().map(|(&key, &value)| (key, value)));
3115     }
3116 }
3117
3118 /// `RandomState` is the default state for [`HashMap`] types.
3119 ///
3120 /// A particular instance `RandomState` will create the same instances of
3121 /// [`Hasher`], but the hashers created by two different `RandomState`
3122 /// instances are unlikely to produce the same result for the same values.
3123 ///
3124 /// [`HashMap`]: struct.HashMap.html
3125 /// [`Hasher`]: ../../hash/trait.Hasher.html
3126 ///
3127 /// # Examples
3128 ///
3129 /// ```
3130 /// use std::collections::HashMap;
3131 /// use std::collections::hash_map::RandomState;
3132 ///
3133 /// let s = RandomState::new();
3134 /// let mut map = HashMap::with_hasher(s);
3135 /// map.insert(1, 2);
3136 /// ```
3137 #[derive(Clone)]
3138 #[stable(feature = "hashmap_build_hasher", since = "1.7.0")]
3139 pub struct RandomState {
3140     k0: u64,
3141     k1: u64,
3142 }
3143
3144 impl RandomState {
3145     /// Constructs a new `RandomState` that is initialized with random keys.
3146     ///
3147     /// # Examples
3148     ///
3149     /// ```
3150     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
3151     ///
3152     /// let s = RandomState::new();
3153     /// ```
3154     #[inline]
3155     #[allow(deprecated)]
3156     // rand
3157     #[stable(feature = "hashmap_build_hasher", since = "1.7.0")]
3158     pub fn new() -> RandomState {
3159         // Historically this function did not cache keys from the OS and instead
3160         // simply always called `rand::thread_rng().gen()` twice. In #31356 it
3161         // was discovered, however, that because we re-seed the thread-local RNG
3162         // from the OS periodically that this can cause excessive slowdown when
3163         // many hash maps are created on a thread. To solve this performance
3164         // trap we cache the first set of randomly generated keys per-thread.
3165         //
3166         // Later in #36481 it was discovered that exposing a deterministic
3167         // iteration order allows a form of DOS attack. To counter that we
3168         // increment one of the seeds on every RandomState creation, giving
3169         // every corresponding HashMap a different iteration order.
3170         thread_local!(static KEYS: Cell<(u64, u64)> = {
3171             Cell::new(sys::hashmap_random_keys())
3172         });
3173
3174         KEYS.with(|keys| {
3175             let (k0, k1) = keys.get();
3176             keys.set((k0.wrapping_add(1), k1));
3177             RandomState { k0: k0, k1: k1 }
3178         })
3179     }
3180 }
3181
3182 #[stable(feature = "hashmap_build_hasher", since = "1.7.0")]
3183 impl BuildHasher for RandomState {
3184     type Hasher = DefaultHasher;
3185     #[inline]
3186     #[allow(deprecated)]
3187     fn build_hasher(&self) -> DefaultHasher {
3188         DefaultHasher(SipHasher13::new_with_keys(self.k0, self.k1))
3189     }
3190 }
3191
3192 /// The default [`Hasher`] used by [`RandomState`].
3193 ///
3194 /// The internal algorithm is not specified, and so it and its hashes should
3195 /// not be relied upon over releases.
3196 ///
3197 /// [`RandomState`]: struct.RandomState.html
3198 /// [`Hasher`]: ../../hash/trait.Hasher.html
3199 #[stable(feature = "hashmap_default_hasher", since = "1.13.0")]
3200 #[allow(deprecated)]
3201 #[derive(Clone, Debug)]
3202 pub struct DefaultHasher(SipHasher13);
3203
3204 impl DefaultHasher {
3205     /// Creates a new `DefaultHasher`.
3206     ///
3207     /// This hasher is not guaranteed to be the same as all other
3208     /// `DefaultHasher` instances, but is the same as all other `DefaultHasher`
3209     /// instances created through `new` or `default`.
3210     #[stable(feature = "hashmap_default_hasher", since = "1.13.0")]
3211     #[allow(deprecated)]
3212     pub fn new() -> DefaultHasher {
3213         DefaultHasher(SipHasher13::new_with_keys(0, 0))
3214     }
3215 }
3216
3217 #[stable(feature = "hashmap_default_hasher", since = "1.13.0")]
3218 impl Default for DefaultHasher {
3219     /// Creates a new `DefaultHasher` using [`new`][DefaultHasher::new].
3220     /// See its documentation for more.
3221     fn default() -> DefaultHasher {
3222         DefaultHasher::new()
3223     }
3224 }
3225
3226 #[stable(feature = "hashmap_default_hasher", since = "1.13.0")]
3227 impl Hasher for DefaultHasher {
3228     #[inline]
3229     fn write(&mut self, msg: &[u8]) {
3230         self.0.write(msg)
3231     }
3232
3233     #[inline]
3234     fn finish(&self) -> u64 {
3235         self.0.finish()
3236     }
3237 }
3238
3239 #[stable(feature = "hashmap_build_hasher", since = "1.7.0")]
3240 impl Default for RandomState {
3241     /// Constructs a new `RandomState`.
3242     #[inline]
3243     fn default() -> RandomState {
3244         RandomState::new()
3245     }
3246 }
3247
3248 #[stable(feature = "std_debug", since = "1.16.0")]
3249 impl fmt::Debug for RandomState {
3250     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
3251         f.pad("RandomState { .. }")
3252     }
3253 }
3254
3255 impl<K, S, Q: ?Sized> super::Recover<Q> for HashMap<K, (), S>
3256     where K: Eq + Hash + Borrow<Q>,
3257           S: BuildHasher,
3258           Q: Eq + Hash
3259 {
3260     type Key = K;
3261
3262     #[inline]
3263     fn get(&self, key: &Q) -> Option<&K> {
3264         self.search(key).map(|bucket| bucket.into_refs().0)
3265     }
3266
3267     fn take(&mut self, key: &Q) -> Option<K> {
3268         self.search_mut(key).map(|bucket| pop_internal(bucket).0)
3269     }
3270
3271     #[inline]
3272     fn replace(&mut self, key: K) -> Option<K> {
3273         self.reserve(1);
3274
3275         match self.entry(key) {
3276             Occupied(mut occupied) => {
3277                 let key = occupied.take_key().unwrap();
3278                 Some(mem::replace(occupied.elem.read_mut().0, key))
3279             }
3280             Vacant(vacant) => {
3281                 vacant.insert(());
3282                 None
3283             }
3284         }
3285     }
3286 }
3287
3288 #[allow(dead_code)]
3289 fn assert_covariance() {
3290     fn map_key<'new>(v: HashMap<&'static str, u8>) -> HashMap<&'new str, u8> {
3291         v
3292     }
3293     fn map_val<'new>(v: HashMap<u8, &'static str>) -> HashMap<u8, &'new str> {
3294         v
3295     }
3296     fn iter_key<'a, 'new>(v: Iter<'a, &'static str, u8>) -> Iter<'a, &'new str, u8> {
3297         v
3298     }
3299     fn iter_val<'a, 'new>(v: Iter<'a, u8, &'static str>) -> Iter<'a, u8, &'new str> {
3300         v
3301     }
3302     fn into_iter_key<'new>(v: IntoIter<&'static str, u8>) -> IntoIter<&'new str, u8> {
3303         v
3304     }
3305     fn into_iter_val<'new>(v: IntoIter<u8, &'static str>) -> IntoIter<u8, &'new str> {
3306         v
3307     }
3308     fn keys_key<'a, 'new>(v: Keys<'a, &'static str, u8>) -> Keys<'a, &'new str, u8> {
3309         v
3310     }
3311     fn keys_val<'a, 'new>(v: Keys<'a, u8, &'static str>) -> Keys<'a, u8, &'new str> {
3312         v
3313     }
3314     fn values_key<'a, 'new>(v: Values<'a, &'static str, u8>) -> Values<'a, &'new str, u8> {
3315         v
3316     }
3317     fn values_val<'a, 'new>(v: Values<'a, u8, &'static str>) -> Values<'a, u8, &'new str> {
3318         v
3319     }
3320     fn drain<'new>(d: Drain<'static, &'static str, &'static str>)
3321                    -> Drain<'new, &'new str, &'new str> {
3322         d
3323     }
3324 }
3325
3326 #[cfg(test)]
3327 mod test_map {
3328     use super::HashMap;
3329     use super::Entry::{Occupied, Vacant};
3330     use super::RandomState;
3331     use crate::cell::RefCell;
3332     use rand::{thread_rng, Rng};
3333     use realstd::collections::CollectionAllocErr::*;
3334     use realstd::mem::size_of;
3335     use realstd::usize;
3336
3337     #[test]
3338     fn test_zero_capacities() {
3339         type HM = HashMap<i32, i32>;
3340
3341         let m = HM::new();
3342         assert_eq!(m.capacity(), 0);
3343
3344         let m = HM::default();
3345         assert_eq!(m.capacity(), 0);
3346
3347         let m = HM::with_hasher(RandomState::new());
3348         assert_eq!(m.capacity(), 0);
3349
3350         let m = HM::with_capacity(0);
3351         assert_eq!(m.capacity(), 0);
3352
3353         let m = HM::with_capacity_and_hasher(0, RandomState::new());
3354         assert_eq!(m.capacity(), 0);
3355
3356         let mut m = HM::new();
3357         m.insert(1, 1);
3358         m.insert(2, 2);
3359         m.remove(&1);
3360         m.remove(&2);
3361         m.shrink_to_fit();
3362         assert_eq!(m.capacity(), 0);
3363
3364         let mut m = HM::new();
3365         m.reserve(0);
3366         assert_eq!(m.capacity(), 0);
3367     }
3368
3369     #[test]
3370     fn test_create_capacity_zero() {
3371         let mut m = HashMap::with_capacity(0);
3372
3373         assert!(m.insert(1, 1).is_none());
3374
3375         assert!(m.contains_key(&1));
3376         assert!(!m.contains_key(&0));
3377     }
3378
3379     #[test]
3380     fn test_insert() {
3381         let mut m = HashMap::new();
3382         assert_eq!(m.len(), 0);
3383         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
3384         assert_eq!(m.len(), 1);
3385         assert!(m.insert(2, 4).is_none());
3386         assert_eq!(m.len(), 2);
3387         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
3388         assert_eq!(*m.get(&2).unwrap(), 4);
3389     }
3390
3391     #[test]
3392     fn test_clone() {
3393         let mut m = HashMap::new();
3394         assert_eq!(m.len(), 0);
3395         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
3396         assert_eq!(m.len(), 1);
3397         assert!(m.insert(2, 4).is_none());
3398         assert_eq!(m.len(), 2);
3399         let m2 = m.clone();
3400         assert_eq!(*m2.get(&1).unwrap(), 2);
3401         assert_eq!(*m2.get(&2).unwrap(), 4);
3402         assert_eq!(m2.len(), 2);
3403     }
3404
3405     thread_local! { static DROP_VECTOR: RefCell<Vec<i32>> = RefCell::new(Vec::new()) }
3406
3407     #[derive(Hash, PartialEq, Eq)]
3408     struct Droppable {
3409         k: usize,
3410     }
3411
3412     impl Droppable {
3413         fn new(k: usize) -> Droppable {
3414             DROP_VECTOR.with(|slot| {
3415                 slot.borrow_mut()[k] += 1;
3416             });
3417
3418             Droppable { k }
3419         }
3420     }
3421
3422     impl Drop for Droppable {
3423         fn drop(&mut self) {
3424             DROP_VECTOR.with(|slot| {
3425                 slot.borrow_mut()[self.k] -= 1;
3426             });
3427         }
3428     }
3429
3430     impl Clone for Droppable {
3431         fn clone(&self) -> Droppable {
3432             Droppable::new(self.k)
3433         }
3434     }
3435
3436     #[test]
3437     fn test_drops() {
3438         DROP_VECTOR.with(|slot| {
3439             *slot.borrow_mut() = vec![0; 200];
3440         });
3441
3442         {
3443             let mut m = HashMap::new();
3444
3445             DROP_VECTOR.with(|v| {
3446                 for i in 0..200 {
3447                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
3448                 }
3449             });
3450
3451             for i in 0..100 {
3452                 let d1 = Droppable::new(i);
3453                 let d2 = Droppable::new(i + 100);
3454                 m.insert(d1, d2);
3455             }
3456
3457             DROP_VECTOR.with(|v| {
3458                 for i in 0..200 {
3459                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
3460                 }
3461             });
3462
3463             for i in 0..50 {
3464                 let k = Droppable::new(i);
3465                 let v = m.remove(&k);
3466
3467                 assert!(v.is_some());
3468
3469                 DROP_VECTOR.with(|v| {
3470                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
3471                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
3472                 });
3473             }
3474
3475             DROP_VECTOR.with(|v| {
3476                 for i in 0..50 {
3477                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
3478                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 0);
3479                 }
3480
3481                 for i in 50..100 {
3482                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
3483                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
3484                 }
3485             });
3486         }
3487
3488         DROP_VECTOR.with(|v| {
3489             for i in 0..200 {
3490                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
3491             }
3492         });
3493     }
3494
3495     #[test]
3496     fn test_into_iter_drops() {
3497         DROP_VECTOR.with(|v| {
3498             *v.borrow_mut() = vec![0; 200];
3499         });
3500
3501         let hm = {
3502             let mut hm = HashMap::new();
3503
3504             DROP_VECTOR.with(|v| {
3505                 for i in 0..200 {
3506                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
3507                 }
3508             });
3509
3510             for i in 0..100 {
3511                 let d1 = Droppable::new(i);
3512                 let d2 = Droppable::new(i + 100);
3513                 hm.insert(d1, d2);
3514             }
3515
3516             DROP_VECTOR.with(|v| {
3517                 for i in 0..200 {
3518                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
3519                 }
3520             });
3521
3522             hm
3523         };
3524
3525         // By the way, ensure that cloning doesn't screw up the dropping.
3526         drop(hm.clone());
3527
3528         {
3529             let mut half = hm.into_iter().take(50);
3530
3531             DROP_VECTOR.with(|v| {
3532                 for i in 0..200 {
3533                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
3534                 }
3535             });
3536
3537             for _ in half.by_ref() {}
3538
3539             DROP_VECTOR.with(|v| {
3540                 let nk = (0..100)
3541                     .filter(|&i| v.borrow()[i] == 1)
3542                     .count();
3543
3544                 let nv = (0..100)
3545                     .filter(|&i| v.borrow()[i + 100] == 1)
3546                     .count();
3547
3548                 assert_eq!(nk, 50);
3549                 assert_eq!(nv, 50);
3550             });
3551         };
3552
3553         DROP_VECTOR.with(|v| {
3554             for i in 0..200 {
3555                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
3556             }
3557         });
3558     }
3559
3560     #[test]
3561     fn test_empty_remove() {
3562         let mut m: HashMap<i32, bool> = HashMap::new();
3563         assert_eq!(m.remove(&0), None);
3564     }
3565
3566     #[test]
3567     fn test_empty_entry() {
3568         let mut m: HashMap<i32, bool> = HashMap::new();
3569         match m.entry(0) {
3570             Occupied(_) => panic!(),
3571             Vacant(_) => {}
3572         }
3573         assert!(*m.entry(0).or_insert(true));
3574         assert_eq!(m.len(), 1);
3575     }
3576
3577     #[test]
3578     fn test_empty_iter() {
3579         let mut m: HashMap<i32, bool> = HashMap::new();
3580         assert_eq!(m.drain().next(), None);
3581         assert_eq!(m.keys().next(), None);
3582         assert_eq!(m.values().next(), None);
3583         assert_eq!(m.values_mut().next(), None);
3584         assert_eq!(m.iter().next(), None);
3585         assert_eq!(m.iter_mut().next(), None);
3586         assert_eq!(m.len(), 0);
3587         assert!(m.is_empty());
3588         assert_eq!(m.into_iter().next(), None);
3589     }
3590
3591     #[test]
3592     fn test_lots_of_insertions() {
3593         let mut m = HashMap::new();
3594
3595         // Try this a few times to make sure we never screw up the hashmap's
3596         // internal state.
3597         for _ in 0..10 {
3598             assert!(m.is_empty());
3599
3600             for i in 1..1001 {
3601                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
3602
3603                 for j in 1..=i {
3604                     let r = m.get(&j);
3605                     assert_eq!(r, Some(&j));
3606                 }
3607
3608                 for j in i + 1..1001 {
3609                     let r = m.get(&j);
3610                     assert_eq!(r, None);
3611                 }
3612             }
3613
3614             for i in 1001..2001 {
3615                 assert!(!m.contains_key(&i));
3616             }
3617
3618             // remove forwards
3619             for i in 1..1001 {
3620                 assert!(m.remove(&i).is_some());
3621
3622                 for j in 1..=i {
3623                     assert!(!m.contains_key(&j));
3624                 }
3625
3626                 for j in i + 1..1001 {
3627                     assert!(m.contains_key(&j));
3628                 }
3629             }
3630
3631             for i in 1..1001 {
3632                 assert!(!m.contains_key(&i));
3633             }
3634
3635             for i in 1..1001 {
3636                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
3637             }
3638
3639             // remove backwards
3640             for i in (1..1001).rev() {
3641                 assert!(m.remove(&i).is_some());
3642
3643                 for j in i..1001 {
3644                     assert!(!m.contains_key(&j));
3645                 }
3646
3647                 for j in 1..i {
3648                     assert!(m.contains_key(&j));
3649                 }
3650             }
3651         }
3652     }
3653
3654     #[test]
3655     fn test_find_mut() {
3656         let mut m = HashMap::new();
3657         assert!(m.insert(1, 12).is_none());
3658         assert!(m.insert(2, 8).is_none());
3659         assert!(m.insert(5, 14).is_none());
3660         let new = 100;
3661         match m.get_mut(&5) {
3662             None => panic!(),
3663             Some(x) => *x = new,
3664         }
3665         assert_eq!(m.get(&5), Some(&new));
3666     }
3667
3668     #[test]
3669     fn test_insert_overwrite() {
3670         let mut m = HashMap::new();
3671         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
3672         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
3673         assert!(!m.insert(1, 3).is_none());
3674         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 3);
3675     }
3676
3677     #[test]
3678     fn test_insert_conflicts() {
3679         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
3680         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
3681         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
3682         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
3683         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
3684         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
3685         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
3686     }
3687
3688     #[test]
3689     fn test_conflict_remove() {
3690         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
3691         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
3692         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
3693         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
3694         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
3695         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
3696         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
3697         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
3698         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
3699         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
3700         assert!(m.remove(&1).is_some());
3701         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
3702         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
3703     }
3704
3705     #[test]
3706     fn test_is_empty() {
3707         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
3708         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
3709         assert!(!m.is_empty());
3710         assert!(m.remove(&1).is_some());
3711         assert!(m.is_empty());
3712     }
3713
3714     #[test]
3715     fn test_remove() {
3716         let mut m = HashMap::new();
3717         m.insert(1, 2);
3718         assert_eq!(m.remove(&1), Some(2));
3719         assert_eq!(m.remove(&1), None);
3720     }
3721
3722     #[test]
3723     fn test_remove_entry() {
3724         let mut m = HashMap::new();
3725         m.insert(1, 2);
3726         assert_eq!(m.remove_entry(&1), Some((1, 2)));
3727         assert_eq!(m.remove(&1), None);
3728     }
3729
3730     #[test]
3731     fn test_iterate() {
3732         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
3733         for i in 0..32 {
3734             assert!(m.insert(i, i*2).is_none());
3735         }
3736         assert_eq!(m.len(), 32);
3737
3738         let mut observed: u32 = 0;
3739
3740         for (k, v) in &m {
3741             assert_eq!(*v, *k * 2);
3742             observed |= 1 << *k;
3743         }
3744         assert_eq!(observed, 0xFFFF_FFFF);
3745     }
3746
3747     #[test]
3748     fn test_keys() {
3749         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
3750         let map: HashMap<_, _> = vec.into_iter().collect();
3751         let keys: Vec<_> = map.keys().cloned().collect();
3752         assert_eq!(keys.len(), 3);
3753         assert!(keys.contains(&1));
3754         assert!(keys.contains(&2));
3755         assert!(keys.contains(&3));
3756     }
3757
3758     #[test]
3759     fn test_values() {
3760         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
3761         let map: HashMap<_, _> = vec.into_iter().collect();
3762         let values: Vec<_> = map.values().cloned().collect();
3763         assert_eq!(values.len(), 3);
3764         assert!(values.contains(&'a'));
3765         assert!(values.contains(&'b'));
3766         assert!(values.contains(&'c'));
3767     }
3768
3769     #[test]
3770     fn test_values_mut() {
3771         let vec = vec![(1, 1), (2, 2), (3, 3)];
3772         let mut map: HashMap<_, _> = vec.into_iter().collect();
3773         for value in map.values_mut() {
3774             *value = (*value) * 2
3775         }
3776         let values: Vec<_> = map.values().cloned().collect();
3777         assert_eq!(values.len(), 3);
3778         assert!(values.contains(&2));
3779         assert!(values.contains(&4));
3780         assert!(values.contains(&6));
3781     }
3782
3783     #[test]
3784     fn test_find() {
3785         let mut m = HashMap::new();
3786         assert!(m.get(&1).is_none());
3787         m.insert(1, 2);
3788         match m.get(&1) {
3789             None => panic!(),
3790             Some(v) => assert_eq!(*v, 2),
3791         }
3792     }
3793
3794     #[test]
3795     fn test_eq() {
3796         let mut m1 = HashMap::new();
3797         m1.insert(1, 2);
3798         m1.insert(2, 3);
3799         m1.insert(3, 4);
3800
3801         let mut m2 = HashMap::new();
3802         m2.insert(1, 2);
3803         m2.insert(2, 3);
3804
3805         assert!(m1 != m2);
3806
3807         m2.insert(3, 4);
3808
3809         assert_eq!(m1, m2);
3810     }
3811
3812     #[test]
3813     fn test_show() {
3814         let mut map = HashMap::new();
3815         let empty: HashMap<i32, i32> = HashMap::new();
3816
3817         map.insert(1, 2);
3818         map.insert(3, 4);
3819
3820         let map_str = format!("{:?}", map);
3821
3822         assert!(map_str == "{1: 2, 3: 4}" ||
3823                 map_str == "{3: 4, 1: 2}");
3824         assert_eq!(format!("{:?}", empty), "{}");
3825     }
3826
3827     #[test]
3828     fn test_expand() {
3829         let mut m = HashMap::new();
3830
3831         assert_eq!(m.len(), 0);
3832         assert!(m.is_empty());
3833
3834         let mut i = 0;
3835         let old_raw_cap = m.raw_capacity();
3836         while old_raw_cap == m.raw_capacity() {
3837             m.insert(i, i);
3838             i += 1;
3839         }
3840
3841         assert_eq!(m.len(), i);
3842         assert!(!m.is_empty());
3843     }
3844
3845     #[test]
3846     fn test_behavior_resize_policy() {
3847         let mut m = HashMap::new();
3848
3849         assert_eq!(m.len(), 0);
3850         assert_eq!(m.raw_capacity(), 0);
3851         assert!(m.is_empty());
3852
3853         m.insert(0, 0);
3854         m.remove(&0);
3855         assert!(m.is_empty());
3856         let initial_raw_cap = m.raw_capacity();
3857         m.reserve(initial_raw_cap);
3858         let raw_cap = m.raw_capacity();
3859
3860         assert_eq!(raw_cap, initial_raw_cap * 2);
3861
3862         let mut i = 0;
3863         for _ in 0..raw_cap * 3 / 4 {
3864             m.insert(i, i);
3865             i += 1;
3866         }
3867         // three quarters full
3868
3869         assert_eq!(m.len(), i);
3870         assert_eq!(m.raw_capacity(), raw_cap);
3871
3872         for _ in 0..raw_cap / 4 {
3873             m.insert(i, i);
3874             i += 1;
3875         }
3876         // half full
3877
3878         let new_raw_cap = m.raw_capacity();
3879         assert_eq!(new_raw_cap, raw_cap * 2);
3880
3881         for _ in 0..raw_cap / 2 - 1 {
3882             i -= 1;
3883             m.remove(&i);
3884             assert_eq!(m.raw_capacity(), new_raw_cap);
3885         }
3886         // A little more than one quarter full.
3887         m.shrink_to_fit();
3888         assert_eq!(m.raw_capacity(), raw_cap);
3889         // again, a little more than half full
3890         for _ in 0..raw_cap / 2 - 1 {
3891             i -= 1;
3892             m.remove(&i);
3893         }
3894         m.shrink_to_fit();
3895
3896         assert_eq!(m.len(), i);
3897         assert!(!m.is_empty());
3898         assert_eq!(m.raw_capacity(), initial_raw_cap);
3899     }
3900
3901     #[test]
3902     fn test_reserve_shrink_to_fit() {
3903         let mut m = HashMap::new();
3904         m.insert(0, 0);
3905         m.remove(&0);
3906         assert!(m.capacity() >= m.len());
3907         for i in 0..128 {
3908             m.insert(i, i);
3909         }
3910         m.reserve(256);
3911
3912         let usable_cap = m.capacity();
3913         for i in 128..(128 + 256) {
3914             m.insert(i, i);
3915             assert_eq!(m.capacity(), usable_cap);
3916         }
3917
3918         for i in 100..(128 + 256) {
3919             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
3920         }
3921         m.shrink_to_fit();
3922
3923         assert_eq!(m.len(), 100);
3924         assert!(!m.is_empty());
3925         assert!(m.capacity() >= m.len());
3926
3927         for i in 0..100 {
3928             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
3929         }
3930         m.shrink_to_fit();
3931         m.insert(0, 0);
3932
3933         assert_eq!(m.len(), 1);
3934         assert!(m.capacity() >= m.len());
3935         assert_eq!(m.remove(&0), Some(0));
3936     }
3937
3938     #[test]
3939     fn test_from_iter() {
3940         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
3941
3942         let map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
3943
3944         for &(k, v) in &xs {
3945             assert_eq!(map.get(&k), Some(&v));
3946         }
3947     }
3948
3949     #[test]
3950     fn test_size_hint() {
3951         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
3952
3953         let map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
3954
3955         let mut iter = map.iter();
3956
3957         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
3958
3959         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
3960     }
3961
3962     #[test]
3963     fn test_iter_len() {
3964         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
3965
3966         let map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
3967
3968         let mut iter = map.iter();
3969
3970         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
3971
3972         assert_eq!(iter.len(), 3);
3973     }
3974
3975     #[test]
3976     fn test_mut_size_hint() {
3977         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
3978
3979         let mut map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
3980
3981         let mut iter = map.iter_mut();
3982
3983         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
3984
3985         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
3986     }
3987
3988     #[test]
3989     fn test_iter_mut_len() {
3990         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
3991
3992         let mut map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
3993
3994         let mut iter = map.iter_mut();
3995
3996         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
3997
3998         assert_eq!(iter.len(), 3);
3999     }
4000
4001     #[test]
4002     fn test_index() {
4003         let mut map = HashMap::new();
4004
4005         map.insert(1, 2);
4006         map.insert(2, 1);
4007         map.insert(3, 4);
4008
4009         assert_eq!(map[&2], 1);
4010     }
4011
4012     #[test]
4013     #[should_panic]
4014     fn test_index_nonexistent() {
4015         let mut map = HashMap::new();
4016
4017         map.insert(1, 2);
4018         map.insert(2, 1);
4019         map.insert(3, 4);
4020
4021         map[&4];
4022     }
4023
4024     #[test]
4025     fn test_entry() {
4026         let xs = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40), (5, 50), (6, 60)];
4027
4028         let mut map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
4029
4030         // Existing key (insert)
4031         match map.entry(1) {
4032             Vacant(_) => unreachable!(),
4033             Occupied(mut view) => {
4034                 assert_eq!(view.get(), &10);
4035                 assert_eq!(view.insert(100), 10);
4036             }
4037         }
4038         assert_eq!(map.get(&1).unwrap(), &100);
4039         assert_eq!(map.len(), 6);
4040
4041
4042         // Existing key (update)
4043         match map.entry(2) {
4044             Vacant(_) => unreachable!(),
4045             Occupied(mut view) => {
4046                 let v = view.get_mut();
4047                 let new_v = (*v) * 10;
4048                 *v = new_v;
4049             }
4050         }
4051         assert_eq!(map.get(&2).unwrap(), &200);
4052         assert_eq!(map.len(), 6);
4053
4054         // Existing key (take)
4055         match map.entry(3) {
4056             Vacant(_) => unreachable!(),
4057             Occupied(view) => {
4058                 assert_eq!(view.remove(), 30);
4059             }
4060         }
4061         assert_eq!(map.get(&3), None);
4062         assert_eq!(map.len(), 5);
4063
4064
4065         // Inexistent key (insert)
4066         match map.entry(10) {
4067             Occupied(_) => unreachable!(),
4068             Vacant(view) => {
4069                 assert_eq!(*view.insert(1000), 1000);
4070             }
4071         }
4072         assert_eq!(map.get(&10).unwrap(), &1000);
4073         assert_eq!(map.len(), 6);
4074     }
4075
4076     #[test]
4077     fn test_entry_take_doesnt_corrupt() {
4078         #![allow(deprecated)] //rand
4079         // Test for #19292
4080         fn check(m: &HashMap<i32, ()>) {
4081             for k in m.keys() {
4082                 assert!(m.contains_key(k),
4083                         "{} is in keys() but not in the map?", k);
4084             }
4085         }
4086
4087         let mut m = HashMap::new();
4088         let mut rng = thread_rng();
4089
4090         // Populate the map with some items.
4091         for _ in 0..50 {
4092             let x = rng.gen_range(-10, 10);
4093             m.insert(x, ());
4094         }
4095
4096         for _ in 0..1000 {
4097             let x = rng.gen_range(-10, 10);
4098             match m.entry(x) {
4099                 Vacant(_) => {}
4100                 Occupied(e) => {
4101                     e.remove();
4102                 }
4103             }
4104
4105             check(&m);
4106         }
4107     }
4108
4109     #[test]
4110     fn test_extend_ref() {
4111         let mut a = HashMap::new();
4112         a.insert(1, "one");
4113         let mut b = HashMap::new();
4114         b.insert(2, "two");
4115         b.insert(3, "three");
4116
4117         a.extend(&b);
4118
4119         assert_eq!(a.len(), 3);
4120         assert_eq!(a[&1], "one");
4121         assert_eq!(a[&2], "two");
4122         assert_eq!(a[&3], "three");
4123     }
4124
4125     #[test]
4126     fn test_capacity_not_less_than_len() {
4127         let mut a = HashMap::new();
4128         let mut item = 0;
4129
4130         for _ in 0..116 {
4131             a.insert(item, 0);
4132             item += 1;
4133         }
4134
4135         assert!(a.capacity() > a.len());
4136
4137         let free = a.capacity() - a.len();
4138         for _ in 0..free {
4139             a.insert(item, 0);
4140             item += 1;
4141         }
4142
4143         assert_eq!(a.len(), a.capacity());
4144
4145         // Insert at capacity should cause allocation.
4146         a.insert(item, 0);
4147         assert!(a.capacity() > a.len());
4148     }
4149
4150     #[test]
4151     fn test_occupied_entry_key() {
4152         let mut a = HashMap::new();
4153         let key = "hello there";
4154         let value = "value goes here";
4155         assert!(a.is_empty());
4156         a.insert(key.clone(), value.clone());
4157         assert_eq!(a.len(), 1);
4158         assert_eq!(a[key], value);
4159
4160         match a.entry(key.clone()) {
4161             Vacant(_) => panic!(),
4162             Occupied(e) => assert_eq!(key, *e.key()),
4163         }
4164         assert_eq!(a.len(), 1);
4165         assert_eq!(a[key], value);
4166     }
4167
4168     #[test]
4169     fn test_vacant_entry_key() {
4170         let mut a = HashMap::new();
4171         let key = "hello there";
4172         let value = "value goes here";
4173
4174         assert!(a.is_empty());
4175         match a.entry(key.clone()) {
4176             Occupied(_) => panic!(),
4177             Vacant(e) => {
4178                 assert_eq!(key, *e.key());
4179                 e.insert(value.clone());
4180             }
4181         }
4182         assert_eq!(a.len(), 1);
4183         assert_eq!(a[key], value);
4184     }
4185
4186     #[test]
4187     fn test_retain() {
4188         let mut map: HashMap<i32, i32> = (0..100).map(|x|(x, x*10)).collect();
4189
4190         map.retain(|&k, _| k % 2 == 0);
4191         assert_eq!(map.len(), 50);
4192         assert_eq!(map[&2], 20);
4193         assert_eq!(map[&4], 40);
4194         assert_eq!(map[&6], 60);
4195     }
4196
4197     #[test]
4198     fn test_adaptive() {
4199         const TEST_LEN: usize = 5000;
4200         // by cloning we get maps with the same hasher seed
4201         let mut first = HashMap::new();
4202         let mut second = first.clone();
4203         first.extend((0..TEST_LEN).map(|i| (i, i)));
4204         second.extend((TEST_LEN..TEST_LEN * 2).map(|i| (i, i)));
4205
4206         for (&k, &v) in &second {
4207             let prev_cap = first.capacity();
4208             let expect_grow = first.len() == prev_cap;
4209             first.insert(k, v);
4210             if !expect_grow && first.capacity() != prev_cap {
4211                 return;
4212             }
4213         }
4214         panic!("Adaptive early resize failed");
4215     }
4216
4217     #[test]
4218     fn test_try_reserve() {
4219
4220         let mut empty_bytes: HashMap<u8,u8> = HashMap::new();
4221
4222         const MAX_USIZE: usize = usize::MAX;
4223
4224         // HashMap and RawTables use complicated size calculations
4225         // hashes_size is sizeof(HashUint) * capacity;
4226         // pairs_size is sizeof((K. V)) * capacity;
4227         // alignment_hashes_size is 8
4228         // alignment_pairs size is 4
4229         let size_of_multiplier = (size_of::<usize>() + size_of::<(u8, u8)>()).next_power_of_two();
4230         // The following formula is used to calculate the new capacity
4231         let max_no_ovf = ((MAX_USIZE / 11) * 10) / size_of_multiplier - 1;
4232
4233         if let Err(CapacityOverflow) = empty_bytes.try_reserve(MAX_USIZE) {
4234         } else { panic!("usize::MAX should trigger an overflow!"); }
4235
4236         if size_of::<usize>() < 8 {
4237             if let Err(CapacityOverflow) = empty_bytes.try_reserve(max_no_ovf) {
4238             } else { panic!("isize::MAX + 1 should trigger a CapacityOverflow!") }
4239         } else {
4240             if let Err(AllocErr) = empty_bytes.try_reserve(max_no_ovf) {
4241             } else { panic!("isize::MAX + 1 should trigger an OOM!") }
4242         }
4243     }
4244
4245     #[test]
4246     fn test_raw_entry() {
4247         use super::RawEntryMut::{Occupied, Vacant};
4248
4249         let xs = [(1i32, 10i32), (2, 20), (3, 30), (4, 40), (5, 50), (6, 60)];
4250
4251         let mut map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
4252
4253         let compute_hash = |map: &HashMap<i32, i32>, k: i32| -> u64 {
4254             use core::hash::{BuildHasher, Hash, Hasher};
4255
4256             let mut hasher = map.hasher().build_hasher();
4257             k.hash(&mut hasher);
4258             hasher.finish()
4259         };
4260
4261         // Existing key (insert)
4262         match map.raw_entry_mut().from_key(&1) {
4263             Vacant(_) => unreachable!(),
4264             Occupied(mut view) => {
4265                 assert_eq!(view.get(), &10);
4266                 assert_eq!(view.insert(100), 10);
4267             }
4268         }
4269         let hash1 = compute_hash(&map, 1);
4270         assert_eq!(map.raw_entry().from_key(&1).unwrap(), (&1, &100));
4271         assert_eq!(map.raw_entry().from_hash(hash1, |k| *k == 1).unwrap(), (&1, &100));
4272         assert_eq!(map.raw_entry().from_key_hashed_nocheck(hash1, &1).unwrap(), (&1, &100));
4273         assert_eq!(map.raw_entry().search_bucket(hash1, |k| *k == 1).unwrap(), (&1, &100));
4274         assert_eq!(map.len(), 6);
4275
4276         // Existing key (update)
4277         match map.raw_entry_mut().from_key(&2) {
4278             Vacant(_) => unreachable!(),
4279             Occupied(mut view) => {
4280                 let v = view.get_mut();
4281                 let new_v = (*v) * 10;
4282                 *v = new_v;
4283             }
4284         }
4285         let hash2 = compute_hash(&map, 2);
4286         assert_eq!(map.raw_entry().from_key(&2).unwrap(), (&2, &200));
4287         assert_eq!(map.raw_entry().from_hash(hash2, |k| *k == 2).unwrap(), (&2, &200));
4288         assert_eq!(map.raw_entry().from_key_hashed_nocheck(hash2, &2).unwrap(), (&2, &200));
4289         assert_eq!(map.raw_entry().search_bucket(hash2, |k| *k == 2).unwrap(), (&2, &200));
4290         assert_eq!(map.len(), 6);
4291
4292         // Existing key (take)
4293         let hash3 = compute_hash(&map, 3);
4294         match map.raw_entry_mut().from_key_hashed_nocheck(hash3, &3) {
4295             Vacant(_) => unreachable!(),
4296             Occupied(view) => {
4297                 assert_eq!(view.remove_entry(), (3, 30));
4298             }
4299         }
4300         assert_eq!(map.raw_entry().from_key(&3), None);
4301         assert_eq!(map.raw_entry().from_hash(hash3, |k| *k == 3), None);
4302         assert_eq!(map.raw_entry().from_key_hashed_nocheck(hash3, &3), None);
4303         assert_eq!(map.raw_entry().search_bucket(hash3, |k| *k == 3), None);
4304         assert_eq!(map.len(), 5);
4305
4306
4307         // Nonexistent key (insert)
4308         match map.raw_entry_mut().from_key(&10) {
4309             Occupied(_) => unreachable!(),
4310             Vacant(view) => {
4311                 assert_eq!(view.insert(10, 1000), (&mut 10, &mut 1000));
4312             }
4313         }
4314         assert_eq!(map.raw_entry().from_key(&10).unwrap(), (&10, &1000));
4315         assert_eq!(map.len(), 6);
4316
4317         // Ensure all lookup methods produce equivalent results.
4318         for k in 0..12 {
4319             let hash = compute_hash(&map, k);
4320             let v = map.get(&k).cloned();
4321             let kv = v.as_ref().map(|v| (&k, v));
4322
4323             assert_eq!(map.raw_entry().from_key(&k), kv);
4324             assert_eq!(map.raw_entry().from_hash(hash, |q| *q == k), kv);
4325             assert_eq!(map.raw_entry().from_key_hashed_nocheck(hash, &k), kv);
4326             assert_eq!(map.raw_entry().search_bucket(hash, |q| *q == k), kv);
4327
4328             match map.raw_entry_mut().from_key(&k) {
4329                 Occupied(mut o) => assert_eq!(Some(o.get_key_value()), kv),
4330                 Vacant(_) => assert_eq!(v, None),
4331             }
4332             match map.raw_entry_mut().from_key_hashed_nocheck(hash, &k) {
4333                 Occupied(mut o) => assert_eq!(Some(o.get_key_value()), kv),
4334                 Vacant(_) => assert_eq!(v, None),
4335             }
4336             match map.raw_entry_mut().from_hash(hash, |q| *q == k) {
4337                 Occupied(mut o) => assert_eq!(Some(o.get_key_value()), kv),
4338                 Vacant(_) => assert_eq!(v, None),
4339             }
4340             match map.raw_entry_mut().search_bucket(hash, |q| *q == k) {
4341                 Occupied(mut o) => assert_eq!(Some(o.get_key_value()), kv),
4342                 Vacant(_) => assert_eq!(v, None),
4343             }
4344         }
4345     }
4346
4347 }