]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libstd/collections/hash/map.rs
rollup merge of #21842: alexcrichton/issue-21839
[rust.git] / src / libstd / collections / hash / map.rs
1 // Copyright 2014-2015 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10 //
11 // ignore-lexer-test FIXME #15883
12
13 use self::Entry::*;
14 use self::SearchResult::*;
15 use self::VacantEntryState::*;
16
17 use borrow::BorrowFrom;
18 use clone::Clone;
19 use cmp::{max, Eq, PartialEq};
20 use default::Default;
21 use fmt::{self, Debug};
22 use hash::{self, Hash, SipHasher};
23 use iter::{self, Iterator, ExactSizeIterator, IntoIterator, IteratorExt, FromIterator, Extend, Map};
24 use marker::Sized;
25 use mem::{self, replace};
26 use num::{Int, UnsignedInt};
27 use ops::{Deref, FnMut, Index, IndexMut};
28 use option::Option::{self, Some, None};
29 use rand::{self, Rng};
30 use result::Result::{self, Ok, Err};
31
32 use super::table::{
33     self,
34     Bucket,
35     EmptyBucket,
36     FullBucket,
37     FullBucketImm,
38     FullBucketMut,
39     RawTable,
40     SafeHash
41 };
42 use super::table::BucketState::{
43     Empty,
44     Full,
45 };
46 use super::state::HashState;
47
48 const INITIAL_LOG2_CAP: uint = 5;
49 pub const INITIAL_CAPACITY: uint = 1 << INITIAL_LOG2_CAP; // 2^5
50
51 /// The default behavior of HashMap implements a load factor of 90.9%.
52 /// This behavior is characterized by the following condition:
53 ///
54 /// - if size > 0.909 * capacity: grow the map
55 #[derive(Clone)]
56 struct DefaultResizePolicy;
57
58 impl DefaultResizePolicy {
59     fn new() -> DefaultResizePolicy {
60         DefaultResizePolicy
61     }
62
63     #[inline]
64     fn min_capacity(&self, usable_size: uint) -> uint {
65         // Here, we are rephrasing the logic by specifying the lower limit
66         // on capacity:
67         //
68         // - if `cap < size * 1.1`: grow the map
69         usable_size * 11 / 10
70     }
71
72     /// An inverse of `min_capacity`, approximately.
73     #[inline]
74     fn usable_capacity(&self, cap: uint) -> uint {
75         // As the number of entries approaches usable capacity,
76         // min_capacity(size) must be smaller than the internal capacity,
77         // so that the map is not resized:
78         // `min_capacity(usable_capacity(x)) <= x`.
79         // The left-hand side can only be smaller due to flooring by integer
80         // division.
81         //
82         // This doesn't have to be checked for overflow since allocation size
83         // in bytes will overflow earlier than multiplication by 10.
84         cap * 10 / 11
85     }
86 }
87
88 #[test]
89 fn test_resize_policy() {
90     use prelude::v1::*;
91     let rp = DefaultResizePolicy;
92     for n in 0u..1000 {
93         assert!(rp.min_capacity(rp.usable_capacity(n)) <= n);
94         assert!(rp.usable_capacity(rp.min_capacity(n)) <= n);
95     }
96 }
97
98 // The main performance trick in this hashmap is called Robin Hood Hashing.
99 // It gains its excellent performance from one essential operation:
100 //
101 //    If an insertion collides with an existing element, and that element's
102 //    "probe distance" (how far away the element is from its ideal location)
103 //    is higher than how far we've already probed, swap the elements.
104 //
105 // This massively lowers variance in probe distance, and allows us to get very
106 // high load factors with good performance. The 90% load factor I use is rather
107 // conservative.
108 //
109 // > Why a load factor of approximately 90%?
110 //
111 // In general, all the distances to initial buckets will converge on the mean.
112 // At a load factor of α, the odds of finding the target bucket after k
113 // probes is approximately 1-α^k. If we set this equal to 50% (since we converge
114 // on the mean) and set k=8 (64-byte cache line / 8-byte hash), α=0.92. I round
115 // this down to make the math easier on the CPU and avoid its FPU.
116 // Since on average we start the probing in the middle of a cache line, this
117 // strategy pulls in two cache lines of hashes on every lookup. I think that's
118 // pretty good, but if you want to trade off some space, it could go down to one
119 // cache line on average with an α of 0.84.
120 //
121 // > Wait, what? Where did you get 1-α^k from?
122 //
123 // On the first probe, your odds of a collision with an existing element is α.
124 // The odds of doing this twice in a row is approximately α^2. For three times,
125 // α^3, etc. Therefore, the odds of colliding k times is α^k. The odds of NOT
126 // colliding after k tries is 1-α^k.
127 //
128 // The paper from 1986 cited below mentions an implementation which keeps track
129 // of the distance-to-initial-bucket histogram. This approach is not suitable
130 // for modern architectures because it requires maintaining an internal data
131 // structure. This allows very good first guesses, but we are most concerned
132 // with guessing entire cache lines, not individual indexes. Furthermore, array
133 // accesses are no longer linear and in one direction, as we have now. There
134 // is also memory and cache pressure that this would entail that would be very
135 // difficult to properly see in a microbenchmark.
136 //
137 // ## Future Improvements (FIXME!)
138 //
139 // Allow the load factor to be changed dynamically and/or at initialization.
140 //
141 // Also, would it be possible for us to reuse storage when growing the
142 // underlying table? This is exactly the use case for 'realloc', and may
143 // be worth exploring.
144 //
145 // ## Future Optimizations (FIXME!)
146 //
147 // Another possible design choice that I made without any real reason is
148 // parameterizing the raw table over keys and values. Technically, all we need
149 // is the size and alignment of keys and values, and the code should be just as
150 // efficient (well, we might need one for power-of-two size and one for not...).
151 // This has the potential to reduce code bloat in rust executables, without
152 // really losing anything except 4 words (key size, key alignment, val size,
153 // val alignment) which can be passed in to every call of a `RawTable` function.
154 // This would definitely be an avenue worth exploring if people start complaining
155 // about the size of rust executables.
156 //
157 // Annotate exceedingly likely branches in `table::make_hash`
158 // and `search_hashed` to reduce instruction cache pressure
159 // and mispredictions once it becomes possible (blocked on issue #11092).
160 //
161 // Shrinking the table could simply reallocate in place after moving buckets
162 // to the first half.
163 //
164 // The growth algorithm (fragment of the Proof of Correctness)
165 // --------------------
166 //
167 // The growth algorithm is basically a fast path of the naive reinsertion-
168 // during-resize algorithm. Other paths should never be taken.
169 //
170 // Consider growing a robin hood hashtable of capacity n. Normally, we do this
171 // by allocating a new table of capacity `2n`, and then individually reinsert
172 // each element in the old table into the new one. This guarantees that the
173 // new table is a valid robin hood hashtable with all the desired statistical
174 // properties. Remark that the order we reinsert the elements in should not
175 // matter. For simplicity and efficiency, we will consider only linear
176 // reinsertions, which consist of reinserting all elements in the old table
177 // into the new one by increasing order of index. However we will not be
178 // starting our reinsertions from index 0 in general. If we start from index
179 // i, for the purpose of reinsertion we will consider all elements with real
180 // index j < i to have virtual index n + j.
181 //
182 // Our hash generation scheme consists of generating a 64-bit hash and
183 // truncating the most significant bits. When moving to the new table, we
184 // simply introduce a new bit to the front of the hash. Therefore, if an
185 // elements has ideal index i in the old table, it can have one of two ideal
186 // locations in the new table. If the new bit is 0, then the new ideal index
187 // is i. If the new bit is 1, then the new ideal index is n + i. Intuitively,
188 // we are producing two independent tables of size n, and for each element we
189 // independently choose which table to insert it into with equal probability.
190 // However the rather than wrapping around themselves on overflowing their
191 // indexes, the first table overflows into the first, and the first into the
192 // second. Visually, our new table will look something like:
193 //
194 // [yy_xxx_xxxx_xxx|xx_yyy_yyyy_yyy]
195 //
196 // Where x's are elements inserted into the first table, y's are elements
197 // inserted into the second, and _'s are empty sections. We now define a few
198 // key concepts that we will use later. Note that this is a very abstract
199 // perspective of the table. A real resized table would be at least half
200 // empty.
201 //
202 // Theorem: A linear robin hood reinsertion from the first ideal element
203 // produces identical results to a linear naive reinsertion from the same
204 // element.
205 //
206 // FIXME(Gankro, pczarn): review the proof and put it all in a separate doc.rs
207
208 /// A hash map implementation which uses linear probing with Robin
209 /// Hood bucket stealing.
210 ///
211 /// The hashes are all keyed by the task-local random number generator
212 /// on creation by default. This means that the ordering of the keys is
213 /// randomized, but makes the tables more resistant to
214 /// denial-of-service attacks (Hash DoS). This behaviour can be
215 /// overridden with one of the constructors.
216 ///
217 /// It is required that the keys implement the `Eq` and `Hash` traits, although
218 /// this can frequently be achieved by using `#[derive(Eq, Hash)]`.
219 ///
220 /// Relevant papers/articles:
221 ///
222 /// 1. Pedro Celis. ["Robin Hood Hashing"](https://cs.uwaterloo.ca/research/tr/1986/CS-86-14.pdf)
223 /// 2. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood
224 ///    hashing"](http://codecapsule.com/2013/11/11/robin-hood-hashing/)
225 /// 3. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood hashing: backward shift
226 ///    deletion"](http://codecapsule.com/2013/11/17/robin-hood-hashing-backward-shift-deletion/)
227 ///
228 /// # Example
229 ///
230 /// ```
231 /// use std::collections::HashMap;
232 ///
233 /// // type inference lets us omit an explicit type signature (which
234 /// // would be `HashMap<&str, &str>` in this example).
235 /// let mut book_reviews = HashMap::new();
236 ///
237 /// // review some books.
238 /// book_reviews.insert("Adventures of Huckleberry Finn",    "My favorite book.");
239 /// book_reviews.insert("Grimms' Fairy Tales",               "Masterpiece.");
240 /// book_reviews.insert("Pride and Prejudice",               "Very enjoyable.");
241 /// book_reviews.insert("The Adventures of Sherlock Holmes", "Eye lyked it alot.");
242 ///
243 /// // check for a specific one.
244 /// if !book_reviews.contains_key(&("Les Misérables")) {
245 ///     println!("We've got {} reviews, but Les Misérables ain't one.",
246 ///              book_reviews.len());
247 /// }
248 ///
249 /// // oops, this review has a lot of spelling mistakes, let's delete it.
250 /// book_reviews.remove(&("The Adventures of Sherlock Holmes"));
251 ///
252 /// // look up the values associated with some keys.
253 /// let to_find = ["Pride and Prejudice", "Alice's Adventure in Wonderland"];
254 /// for book in to_find.iter() {
255 ///     match book_reviews.get(book) {
256 ///         Some(review) => println!("{}: {}", *book, *review),
257 ///         None => println!("{} is unreviewed.", *book)
258 ///     }
259 /// }
260 ///
261 /// // iterate over everything.
262 /// for (book, review) in book_reviews.iter() {
263 ///     println!("{}: \"{}\"", *book, *review);
264 /// }
265 /// ```
266 ///
267 /// The easiest way to use `HashMap` with a custom type as key is to derive `Eq` and `Hash`.
268 /// We must also derive `PartialEq`.
269 ///
270 /// ```
271 /// use std::collections::HashMap;
272 ///
273 /// #[derive(Hash, Eq, PartialEq, Debug)]
274 /// struct Viking {
275 ///     name: String,
276 ///     country: String,
277 /// }
278 ///
279 /// impl Viking {
280 ///     /// Create a new Viking.
281 ///     fn new(name: &str, country: &str) -> Viking {
282 ///         Viking { name: name.to_string(), country: country.to_string() }
283 ///     }
284 /// }
285 ///
286 /// // Use a HashMap to store the vikings' health points.
287 /// let mut vikings = HashMap::new();
288 ///
289 /// vikings.insert(Viking::new("Einar", "Norway"), 25u);
290 /// vikings.insert(Viking::new("Olaf", "Denmark"), 24u);
291 /// vikings.insert(Viking::new("Harald", "Iceland"), 12u);
292 ///
293 /// // Use derived implementation to print the status of the vikings.
294 /// for (viking, health) in vikings.iter() {
295 ///     println!("{:?} has {} hp", viking, health);
296 /// }
297 /// ```
298 #[derive(Clone)]
299 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
300 pub struct HashMap<K, V, S = RandomState> {
301     // All hashes are keyed on these values, to prevent hash collision attacks.
302     hash_state: S,
303
304     table: RawTable<K, V>,
305
306     resize_policy: DefaultResizePolicy,
307 }
308
309 /// Search for a pre-hashed key.
310 fn search_hashed<K, V, M, F>(table: M,
311                              hash: SafeHash,
312                              mut is_match: F)
313                              -> SearchResult<K, V, M> where
314     M: Deref<Target=RawTable<K, V>>,
315     F: FnMut(&K) -> bool,
316 {
317     let size = table.size();
318     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
319     let ib = probe.index();
320
321     while probe.index() != ib + size {
322         let full = match probe.peek() {
323             Empty(b) => return TableRef(b.into_table()), // hit an empty bucket
324             Full(b) => b
325         };
326
327         if full.distance() + ib < full.index() {
328             // We can finish the search early if we hit any bucket
329             // with a lower distance to initial bucket than we've probed.
330             return TableRef(full.into_table());
331         }
332
333         // If the hash doesn't match, it can't be this one..
334         if hash == full.hash() {
335             // If the key doesn't match, it can't be this one..
336             if is_match(full.read().0) {
337                 return FoundExisting(full);
338             }
339         }
340
341         probe = full.next();
342     }
343
344     TableRef(probe.into_table())
345 }
346
347 fn pop_internal<K, V>(starting_bucket: FullBucketMut<K, V>) -> (K, V) {
348     let (empty, retkey, retval) = starting_bucket.take();
349     let mut gap = match empty.gap_peek() {
350         Some(b) => b,
351         None => return (retkey, retval)
352     };
353
354     while gap.full().distance() != 0 {
355         gap = match gap.shift() {
356             Some(b) => b,
357             None => break
358         };
359     }
360
361     // Now we've done all our shifting. Return the value we grabbed earlier.
362     (retkey, retval)
363 }
364
365 /// Perform robin hood bucket stealing at the given `bucket`. You must
366 /// also pass the position of that bucket's initial bucket so we don't have
367 /// to recalculate it.
368 ///
369 /// `hash`, `k`, and `v` are the elements to "robin hood" into the hashtable.
370 fn robin_hood<'a, K: 'a, V: 'a>(mut bucket: FullBucketMut<'a, K, V>,
371                         mut ib: uint,
372                         mut hash: SafeHash,
373                         mut k: K,
374                         mut v: V)
375                         -> &'a mut V {
376     let starting_index = bucket.index();
377     let size = {
378         let table = bucket.table(); // FIXME "lifetime too short".
379         table.size()
380     };
381     // There can be at most `size - dib` buckets to displace, because
382     // in the worst case, there are `size` elements and we already are
383     // `distance` buckets away from the initial one.
384     let idx_end = starting_index + size - bucket.distance();
385
386     loop {
387         let (old_hash, old_key, old_val) = bucket.replace(hash, k, v);
388         loop {
389             let probe = bucket.next();
390             assert!(probe.index() != idx_end);
391
392             let full_bucket = match probe.peek() {
393                 Empty(bucket) => {
394                     // Found a hole!
395                     let b = bucket.put(old_hash, old_key, old_val);
396                     // Now that it's stolen, just read the value's pointer
397                     // right out of the table!
398                     return Bucket::at_index(b.into_table(), starting_index)
399                                .peek()
400                                .expect_full()
401                                .into_mut_refs()
402                                .1;
403                 },
404                 Full(bucket) => bucket
405             };
406
407             let probe_ib = full_bucket.index() - full_bucket.distance();
408
409             bucket = full_bucket;
410
411             // Robin hood! Steal the spot.
412             if ib < probe_ib {
413                 ib = probe_ib;
414                 hash = old_hash;
415                 k = old_key;
416                 v = old_val;
417                 break;
418             }
419         }
420     }
421 }
422
423 /// A result that works like Option<FullBucket<..>> but preserves
424 /// the reference that grants us access to the table in any case.
425 enum SearchResult<K, V, M> {
426     // This is an entry that holds the given key:
427     FoundExisting(FullBucket<K, V, M>),
428
429     // There was no such entry. The reference is given back:
430     TableRef(M)
431 }
432
433 impl<K, V, M> SearchResult<K, V, M> {
434     fn into_option(self) -> Option<FullBucket<K, V, M>> {
435         match self {
436             FoundExisting(bucket) => Some(bucket),
437             TableRef(_) => None
438         }
439     }
440 }
441
442 impl<K, V, S, H> HashMap<K, V, S>
443     where K: Eq + Hash<H>,
444           S: HashState<Hasher=H>,
445           H: hash::Hasher<Output=u64>
446 {
447     fn make_hash<X: ?Sized>(&self, x: &X) -> SafeHash where X: Hash<H> {
448         table::make_hash(&self.hash_state, x)
449     }
450
451     /// Search for a key, yielding the index if it's found in the hashtable.
452     /// If you already have the hash for the key lying around, use
453     /// search_hashed.
454     fn search<'a, Q: ?Sized>(&'a self, q: &Q) -> Option<FullBucketImm<'a, K, V>>
455         where Q: BorrowFrom<K> + Eq + Hash<H>
456     {
457         let hash = self.make_hash(q);
458         search_hashed(&self.table, hash, |k| q.eq(BorrowFrom::borrow_from(k)))
459             .into_option()
460     }
461
462     fn search_mut<'a, Q: ?Sized>(&'a mut self, q: &Q) -> Option<FullBucketMut<'a, K, V>>
463         where Q: BorrowFrom<K> + Eq + Hash<H>
464     {
465         let hash = self.make_hash(q);
466         search_hashed(&mut self.table, hash, |k| q.eq(BorrowFrom::borrow_from(k)))
467             .into_option()
468     }
469
470     // The caller should ensure that invariants by Robin Hood Hashing hold.
471     fn insert_hashed_ordered(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) {
472         let cap = self.table.capacity();
473         let mut buckets = Bucket::new(&mut self.table, hash);
474         let ib = buckets.index();
475
476         while buckets.index() != ib + cap {
477             // We don't need to compare hashes for value swap.
478             // Not even DIBs for Robin Hood.
479             buckets = match buckets.peek() {
480                 Empty(empty) => {
481                     empty.put(hash, k, v);
482                     return;
483                 }
484                 Full(b) => b.into_bucket()
485             };
486             buckets.next();
487         }
488         panic!("Internal HashMap error: Out of space.");
489     }
490 }
491
492 impl<K: Hash<Hasher> + Eq, V> HashMap<K, V, RandomState> {
493     /// Create an empty HashMap.
494     ///
495     /// # Example
496     ///
497     /// ```
498     /// use std::collections::HashMap;
499     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::new();
500     /// ```
501     #[inline]
502     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
503     pub fn new() -> HashMap<K, V, RandomState> {
504         Default::default()
505     }
506
507     /// Creates an empty hash map with the given initial capacity.
508     ///
509     /// # Example
510     ///
511     /// ```
512     /// use std::collections::HashMap;
513     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::with_capacity(10);
514     /// ```
515     #[inline]
516     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
517     pub fn with_capacity(capacity: uint) -> HashMap<K, V, RandomState> {
518         HashMap::with_capacity_and_hash_state(capacity, Default::default())
519     }
520 }
521
522 impl<K, V, S, H> HashMap<K, V, S>
523     where K: Eq + Hash<H>,
524           S: HashState<Hasher=H>,
525           H: hash::Hasher<Output=u64>
526 {
527     /// Creates an empty hashmap which will use the given hasher to hash keys.
528     ///
529     /// The creates map has the default initial capacity.
530     ///
531     /// # Example
532     ///
533     /// ```
534     /// use std::collections::HashMap;
535     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
536     ///
537     /// let s = RandomState::new();
538     /// let mut map = HashMap::with_hash_state(s);
539     /// map.insert(1, 2u);
540     /// ```
541     #[inline]
542     #[unstable(feature = "std_misc", reason = "hasher stuff is unclear")]
543     pub fn with_hash_state(hash_state: S) -> HashMap<K, V, S> {
544         HashMap {
545             hash_state:    hash_state,
546             resize_policy: DefaultResizePolicy::new(),
547             table:         RawTable::new(0),
548         }
549     }
550
551     /// Create an empty HashMap with space for at least `capacity`
552     /// elements, using `hasher` to hash the keys.
553     ///
554     /// Warning: `hasher` is normally randomly generated, and
555     /// is designed to allow HashMaps to be resistant to attacks that
556     /// cause many collisions and very poor performance. Setting it
557     /// manually using this function can expose a DoS attack vector.
558     ///
559     /// # Example
560     ///
561     /// ```
562     /// use std::collections::HashMap;
563     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
564     ///
565     /// let s = RandomState::new();
566     /// let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(10, s);
567     /// map.insert(1, 2u);
568     /// ```
569     #[inline]
570     #[unstable(feature = "std_misc", reason = "hasher stuff is unclear")]
571     pub fn with_capacity_and_hash_state(capacity: uint, hash_state: S)
572                                         -> HashMap<K, V, S> {
573         let resize_policy = DefaultResizePolicy::new();
574         let min_cap = max(INITIAL_CAPACITY, resize_policy.min_capacity(capacity));
575         let internal_cap = min_cap.checked_next_power_of_two().expect("capacity overflow");
576         assert!(internal_cap >= capacity, "capacity overflow");
577         HashMap {
578             hash_state:    hash_state,
579             resize_policy: resize_policy,
580             table:         RawTable::new(internal_cap),
581         }
582     }
583
584     /// Returns the number of elements the map can hold without reallocating.
585     ///
586     /// # Example
587     ///
588     /// ```
589     /// use std::collections::HashMap;
590     /// let map: HashMap<int, int> = HashMap::with_capacity(100);
591     /// assert!(map.capacity() >= 100);
592     /// ```
593     #[inline]
594     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
595     pub fn capacity(&self) -> uint {
596         self.resize_policy.usable_capacity(self.table.capacity())
597     }
598
599     /// Reserves capacity for at least `additional` more elements to be inserted
600     /// in the `HashMap`. The collection may reserve more space to avoid
601     /// frequent reallocations.
602     ///
603     /// # Panics
604     ///
605     /// Panics if the new allocation size overflows `uint`.
606     ///
607     /// # Example
608     ///
609     /// ```
610     /// use std::collections::HashMap;
611     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::new();
612     /// map.reserve(10);
613     /// ```
614     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
615     pub fn reserve(&mut self, additional: uint) {
616         let new_size = self.len().checked_add(additional).expect("capacity overflow");
617         let min_cap = self.resize_policy.min_capacity(new_size);
618
619         // An invalid value shouldn't make us run out of space. This includes
620         // an overflow check.
621         assert!(new_size <= min_cap);
622
623         if self.table.capacity() < min_cap {
624             let new_capacity = max(min_cap.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
625             self.resize(new_capacity);
626         }
627     }
628
629     /// Resizes the internal vectors to a new capacity. It's your responsibility to:
630     ///   1) Make sure the new capacity is enough for all the elements, accounting
631     ///      for the load factor.
632     ///   2) Ensure new_capacity is a power of two or zero.
633     fn resize(&mut self, new_capacity: uint) {
634         assert!(self.table.size() <= new_capacity);
635         assert!(new_capacity.is_power_of_two() || new_capacity == 0);
636
637         let mut old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(new_capacity));
638         let old_size = old_table.size();
639
640         if old_table.capacity() == 0 || old_table.size() == 0 {
641             return;
642         }
643
644         // Grow the table.
645         // Specialization of the other branch.
646         let mut bucket = Bucket::first(&mut old_table);
647
648         // "So a few of the first shall be last: for many be called,
649         // but few chosen."
650         //
651         // We'll most likely encounter a few buckets at the beginning that
652         // have their initial buckets near the end of the table. They were
653         // placed at the beginning as the probe wrapped around the table
654         // during insertion. We must skip forward to a bucket that won't
655         // get reinserted too early and won't unfairly steal others spot.
656         // This eliminates the need for robin hood.
657         loop {
658             bucket = match bucket.peek() {
659                 Full(full) => {
660                     if full.distance() == 0 {
661                         // This bucket occupies its ideal spot.
662                         // It indicates the start of another "cluster".
663                         bucket = full.into_bucket();
664                         break;
665                     }
666                     // Leaving this bucket in the last cluster for later.
667                     full.into_bucket()
668                 }
669                 Empty(b) => {
670                     // Encountered a hole between clusters.
671                     b.into_bucket()
672                 }
673             };
674             bucket.next();
675         }
676
677         // This is how the buckets might be laid out in memory:
678         // ($ marks an initialized bucket)
679         //  ________________
680         // |$$$_$$$$$$_$$$$$|
681         //
682         // But we've skipped the entire initial cluster of buckets
683         // and will continue iteration in this order:
684         //  ________________
685         //     |$$$$$$_$$$$$
686         //                  ^ wrap around once end is reached
687         //  ________________
688         //  $$$_____________|
689         //    ^ exit once table.size == 0
690         loop {
691             bucket = match bucket.peek() {
692                 Full(bucket) => {
693                     let h = bucket.hash();
694                     let (b, k, v) = bucket.take();
695                     self.insert_hashed_ordered(h, k, v);
696                     {
697                         let t = b.table(); // FIXME "lifetime too short".
698                         if t.size() == 0 { break }
699                     };
700                     b.into_bucket()
701                 }
702                 Empty(b) => b.into_bucket()
703             };
704             bucket.next();
705         }
706
707         assert_eq!(self.table.size(), old_size);
708     }
709
710     /// Shrinks the capacity of the map as much as possible. It will drop
711     /// down as much as possible while maintaining the internal rules
712     /// and possibly leaving some space in accordance with the resize policy.
713     ///
714     /// # Example
715     ///
716     /// ```
717     /// use std::collections::HashMap;
718     ///
719     /// let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::with_capacity(100);
720     /// map.insert(1, 2);
721     /// map.insert(3, 4);
722     /// assert!(map.capacity() >= 100);
723     /// map.shrink_to_fit();
724     /// assert!(map.capacity() >= 2);
725     /// ```
726     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
727     pub fn shrink_to_fit(&mut self) {
728         let min_capacity = self.resize_policy.min_capacity(self.len());
729         let min_capacity = max(min_capacity.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
730
731         // An invalid value shouldn't make us run out of space.
732         debug_assert!(self.len() <= min_capacity);
733
734         if self.table.capacity() != min_capacity {
735             let old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(min_capacity));
736             let old_size = old_table.size();
737
738             // Shrink the table. Naive algorithm for resizing:
739             for (h, k, v) in old_table.into_iter() {
740                 self.insert_hashed_nocheck(h, k, v);
741             }
742
743             debug_assert_eq!(self.table.size(), old_size);
744         }
745     }
746
747     /// Insert a pre-hashed key-value pair, without first checking
748     /// that there's enough room in the buckets. Returns a reference to the
749     /// newly insert value.
750     ///
751     /// If the key already exists, the hashtable will be returned untouched
752     /// and a reference to the existing element will be returned.
753     fn insert_hashed_nocheck(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) -> &mut V {
754         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, _, _| ())
755     }
756
757     fn insert_or_replace_with<'a, F>(&'a mut self,
758                                      hash: SafeHash,
759                                      k: K,
760                                      v: V,
761                                      mut found_existing: F)
762                                      -> &'a mut V where
763         F: FnMut(&mut K, &mut V, V),
764     {
765         // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
766         let size = self.table.size();
767         let mut probe = Bucket::new(&mut self.table, hash);
768         let ib = probe.index();
769
770         loop {
771             let mut bucket = match probe.peek() {
772                 Empty(bucket) => {
773                     // Found a hole!
774                     return bucket.put(hash, k, v).into_mut_refs().1;
775                 }
776                 Full(bucket) => bucket
777             };
778
779             // hash matches?
780             if bucket.hash() == hash {
781                 // key matches?
782                 if k == *bucket.read_mut().0 {
783                     let (bucket_k, bucket_v) = bucket.into_mut_refs();
784                     debug_assert!(k == *bucket_k);
785                     // Key already exists. Get its reference.
786                     found_existing(bucket_k, bucket_v, v);
787                     return bucket_v;
788                 }
789             }
790
791             let robin_ib = bucket.index() as int - bucket.distance() as int;
792
793             if (ib as int) < robin_ib {
794                 // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
795                 return robin_hood(bucket, robin_ib as uint, hash, k, v);
796             }
797
798             probe = bucket.next();
799             assert!(probe.index() != ib + size + 1);
800         }
801     }
802
803     /// An iterator visiting all keys in arbitrary order.
804     /// Iterator element type is `&'a K`.
805     ///
806     /// # Example
807     ///
808     /// ```
809     /// use std::collections::HashMap;
810     ///
811     /// let mut map = HashMap::new();
812     /// map.insert("a", 1);
813     /// map.insert("b", 2);
814     /// map.insert("c", 3);
815     ///
816     /// for key in map.keys() {
817     ///     println!("{}", key);
818     /// }
819     /// ```
820     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
821     pub fn keys<'a>(&'a self) -> Keys<'a, K, V> {
822         fn first<A, B>((a, _): (A, B)) -> A { a }
823         let first: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a K = first; // coerce to fn ptr
824
825         Keys { inner: self.iter().map(first) }
826     }
827
828     /// An iterator visiting all values in arbitrary order.
829     /// Iterator element type is `&'a V`.
830     ///
831     /// # Example
832     ///
833     /// ```
834     /// use std::collections::HashMap;
835     ///
836     /// let mut map = HashMap::new();
837     /// map.insert("a", 1);
838     /// map.insert("b", 2);
839     /// map.insert("c", 3);
840     ///
841     /// for val in map.values() {
842     ///     println!("{}", val);
843     /// }
844     /// ```
845     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
846     pub fn values<'a>(&'a self) -> Values<'a, K, V> {
847         fn second<A, B>((_, b): (A, B)) -> B { b }
848         let second: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a V = second; // coerce to fn ptr
849
850         Values { inner: self.iter().map(second) }
851     }
852
853     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order.
854     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a V)`.
855     ///
856     /// # Example
857     ///
858     /// ```
859     /// use std::collections::HashMap;
860     ///
861     /// let mut map = HashMap::new();
862     /// map.insert("a", 1);
863     /// map.insert("b", 2);
864     /// map.insert("c", 3);
865     ///
866     /// for (key, val) in map.iter() {
867     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
868     /// }
869     /// ```
870     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
871     pub fn iter(&self) -> Iter<K, V> {
872         Iter { inner: self.table.iter() }
873     }
874
875     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order,
876     /// with mutable references to the values.
877     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a mut V)`.
878     ///
879     /// # Example
880     ///
881     /// ```
882     /// use std::collections::HashMap;
883     ///
884     /// let mut map = HashMap::new();
885     /// map.insert("a", 1);
886     /// map.insert("b", 2);
887     /// map.insert("c", 3);
888     ///
889     /// // Update all values
890     /// for (_, val) in map.iter_mut() {
891     ///     *val *= 2;
892     /// }
893     ///
894     /// for (key, val) in map.iter() {
895     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
896     /// }
897     /// ```
898     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
899     pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<K, V> {
900         IterMut { inner: self.table.iter_mut() }
901     }
902
903     /// Creates a consuming iterator, that is, one that moves each key-value
904     /// pair out of the map in arbitrary order. The map cannot be used after
905     /// calling this.
906     ///
907     /// # Example
908     ///
909     /// ```
910     /// use std::collections::HashMap;
911     ///
912     /// let mut map = HashMap::new();
913     /// map.insert("a", 1);
914     /// map.insert("b", 2);
915     /// map.insert("c", 3);
916     ///
917     /// // Not possible with .iter()
918     /// let vec: Vec<(&str, int)> = map.into_iter().collect();
919     /// ```
920     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
921     pub fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
922         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
923         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two;
924
925         IntoIter {
926             inner: self.table.into_iter().map(last_two)
927         }
928     }
929
930     /// Gets the given key's corresponding entry in the map for in-place manipulation.
931     #[unstable(feature = "std_misc",
932                reason = "precise API still being fleshed out")]
933     pub fn entry<'a>(&'a mut self, key: K) -> Entry<'a, K, V>
934     {
935         // Gotta resize now.
936         self.reserve(1);
937
938         let hash = self.make_hash(&key);
939         search_entry_hashed(&mut self.table, hash, key)
940     }
941
942     /// Returns the number of elements in the map.
943     ///
944     /// # Example
945     ///
946     /// ```
947     /// use std::collections::HashMap;
948     ///
949     /// let mut a = HashMap::new();
950     /// assert_eq!(a.len(), 0);
951     /// a.insert(1u, "a");
952     /// assert_eq!(a.len(), 1);
953     /// ```
954     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
955     pub fn len(&self) -> uint { self.table.size() }
956
957     /// Returns true if the map contains no elements.
958     ///
959     /// # Example
960     ///
961     /// ```
962     /// use std::collections::HashMap;
963     ///
964     /// let mut a = HashMap::new();
965     /// assert!(a.is_empty());
966     /// a.insert(1u, "a");
967     /// assert!(!a.is_empty());
968     /// ```
969     #[inline]
970     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
971     pub fn is_empty(&self) -> bool { self.len() == 0 }
972
973     /// Clears the map, returning all key-value pairs as an iterator. Keeps the
974     /// allocated memory for reuse.
975     ///
976     /// # Example
977     ///
978     /// ```
979     /// use std::collections::HashMap;
980     ///
981     /// let mut a = HashMap::new();
982     /// a.insert(1u, "a");
983     /// a.insert(2u, "b");
984     ///
985     /// for (k, v) in a.drain().take(1) {
986     ///     assert!(k == 1 || k == 2);
987     ///     assert!(v == "a" || v == "b");
988     /// }
989     ///
990     /// assert!(a.is_empty());
991     /// ```
992     #[inline]
993     #[unstable(feature = "std_misc",
994                reason = "matches collection reform specification, waiting for dust to settle")]
995     pub fn drain(&mut self) -> Drain<K, V> {
996         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
997         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two; // coerce to fn pointer
998
999         Drain {
1000             inner: self.table.drain().map(last_two),
1001         }
1002     }
1003
1004     /// Clears the map, removing all key-value pairs. Keeps the allocated memory
1005     /// for reuse.
1006     ///
1007     /// # Example
1008     ///
1009     /// ```
1010     /// use std::collections::HashMap;
1011     ///
1012     /// let mut a = HashMap::new();
1013     /// a.insert(1u, "a");
1014     /// a.clear();
1015     /// assert!(a.is_empty());
1016     /// ```
1017     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1018     #[inline]
1019     pub fn clear(&mut self) {
1020         self.drain();
1021     }
1022
1023     /// Returns a reference to the value corresponding to the key.
1024     ///
1025     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1026     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1027     /// the key type.
1028     ///
1029     /// # Example
1030     ///
1031     /// ```
1032     /// use std::collections::HashMap;
1033     ///
1034     /// let mut map = HashMap::new();
1035     /// map.insert(1u, "a");
1036     /// assert_eq!(map.get(&1), Some(&"a"));
1037     /// assert_eq!(map.get(&2), None);
1038     /// ```
1039     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1040     pub fn get<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<&V>
1041         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1042     {
1043         self.search(k).map(|bucket| bucket.into_refs().1)
1044     }
1045
1046     /// Returns true if the map contains a value for the specified key.
1047     ///
1048     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1049     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1050     /// the key type.
1051     ///
1052     /// # Example
1053     ///
1054     /// ```
1055     /// use std::collections::HashMap;
1056     ///
1057     /// let mut map = HashMap::new();
1058     /// map.insert(1u, "a");
1059     /// assert_eq!(map.contains_key(&1), true);
1060     /// assert_eq!(map.contains_key(&2), false);
1061     /// ```
1062     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1063     pub fn contains_key<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> bool
1064         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1065     {
1066         self.search(k).is_some()
1067     }
1068
1069     /// Returns a mutable reference to the value corresponding to the key.
1070     ///
1071     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1072     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1073     /// the key type.
1074     ///
1075     /// # Example
1076     ///
1077     /// ```
1078     /// use std::collections::HashMap;
1079     ///
1080     /// let mut map = HashMap::new();
1081     /// map.insert(1u, "a");
1082     /// match map.get_mut(&1) {
1083     ///     Some(x) => *x = "b",
1084     ///     None => (),
1085     /// }
1086     /// assert_eq!(map[1], "b");
1087     /// ```
1088     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1089     pub fn get_mut<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<&mut V>
1090         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1091     {
1092         self.search_mut(k).map(|bucket| bucket.into_mut_refs().1)
1093     }
1094
1095     /// Inserts a key-value pair from the map. If the key already had a value
1096     /// present in the map, that value is returned. Otherwise, `None` is returned.
1097     ///
1098     /// # Example
1099     ///
1100     /// ```
1101     /// use std::collections::HashMap;
1102     ///
1103     /// let mut map = HashMap::new();
1104     /// assert_eq!(map.insert(37u, "a"), None);
1105     /// assert_eq!(map.is_empty(), false);
1106     ///
1107     /// map.insert(37, "b");
1108     /// assert_eq!(map.insert(37, "c"), Some("b"));
1109     /// assert_eq!(map[37], "c");
1110     /// ```
1111     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1112     pub fn insert(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V> {
1113         let hash = self.make_hash(&k);
1114         self.reserve(1);
1115
1116         let mut retval = None;
1117         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, val_ref, val| {
1118             retval = Some(replace(val_ref, val));
1119         });
1120         retval
1121     }
1122
1123     /// Removes a key from the map, returning the value at the key if the key
1124     /// was previously in the map.
1125     ///
1126     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1127     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1128     /// the key type.
1129     ///
1130     /// # Example
1131     ///
1132     /// ```
1133     /// use std::collections::HashMap;
1134     ///
1135     /// let mut map = HashMap::new();
1136     /// map.insert(1u, "a");
1137     /// assert_eq!(map.remove(&1), Some("a"));
1138     /// assert_eq!(map.remove(&1), None);
1139     /// ```
1140     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1141     pub fn remove<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<V>
1142         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1143     {
1144         if self.table.size() == 0 {
1145             return None
1146         }
1147
1148         self.search_mut(k).map(|bucket| pop_internal(bucket).1)
1149     }
1150 }
1151
1152 fn search_entry_hashed<'a, K: Eq, V>(table: &'a mut RawTable<K,V>, hash: SafeHash, k: K)
1153         -> Entry<'a, K, V>
1154 {
1155     // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
1156     let size = table.size();
1157     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
1158     let ib = probe.index();
1159
1160     loop {
1161         let bucket = match probe.peek() {
1162             Empty(bucket) => {
1163                 // Found a hole!
1164                 return Vacant(VacantEntry {
1165                     hash: hash,
1166                     key: k,
1167                     elem: NoElem(bucket),
1168                 });
1169             },
1170             Full(bucket) => bucket
1171         };
1172
1173         // hash matches?
1174         if bucket.hash() == hash {
1175             // key matches?
1176             if k == *bucket.read().0 {
1177                 return Occupied(OccupiedEntry{
1178                     elem: bucket,
1179                 });
1180             }
1181         }
1182
1183         let robin_ib = bucket.index() as int - bucket.distance() as int;
1184
1185         if (ib as int) < robin_ib {
1186             // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
1187             return Vacant(VacantEntry {
1188                 hash: hash,
1189                 key: k,
1190                 elem: NeqElem(bucket, robin_ib as uint),
1191             });
1192         }
1193
1194         probe = bucket.next();
1195         assert!(probe.index() != ib + size + 1);
1196     }
1197 }
1198
1199 impl<K, V, S, H> PartialEq for HashMap<K, V, S>
1200     where K: Eq + Hash<H>, V: PartialEq,
1201           S: HashState<Hasher=H>,
1202           H: hash::Hasher<Output=u64>
1203 {
1204     fn eq(&self, other: &HashMap<K, V, S>) -> bool {
1205         if self.len() != other.len() { return false; }
1206
1207         self.iter().all(|(key, value)|
1208             other.get(key).map_or(false, |v| *value == *v)
1209         )
1210     }
1211 }
1212
1213 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1214 impl<K, V, S, H> Eq for HashMap<K, V, S>
1215     where K: Eq + Hash<H>, V: Eq,
1216           S: HashState<Hasher=H>,
1217           H: hash::Hasher<Output=u64>
1218 {}
1219
1220 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1221 impl<K, V, S, H> Debug for HashMap<K, V, S>
1222     where K: Eq + Hash<H> + Debug, V: Debug,
1223           S: HashState<Hasher=H>,
1224           H: hash::Hasher<Output=u64>
1225 {
1226     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1227         try!(write!(f, "HashMap {{"));
1228
1229         for (i, (k, v)) in self.iter().enumerate() {
1230             if i != 0 { try!(write!(f, ", ")); }
1231             try!(write!(f, "{:?}: {:?}", *k, *v));
1232         }
1233
1234         write!(f, "}}")
1235     }
1236 }
1237
1238 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1239 impl<K, V, S, H> Default for HashMap<K, V, S>
1240     where K: Eq + Hash<H>,
1241           S: HashState<Hasher=H> + Default,
1242           H: hash::Hasher<Output=u64>
1243 {
1244     fn default() -> HashMap<K, V, S> {
1245         HashMap::with_hash_state(Default::default())
1246     }
1247 }
1248
1249 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1250 impl<K, Q: ?Sized, V, S, H> Index<Q> for HashMap<K, V, S>
1251     where K: Eq + Hash<H>,
1252           Q: Eq + Hash<H> + BorrowFrom<K>,
1253           S: HashState<Hasher=H>,
1254           H: hash::Hasher<Output=u64>
1255 {
1256     type Output = V;
1257
1258     #[inline]
1259     fn index<'a>(&'a self, index: &Q) -> &'a V {
1260         self.get(index).expect("no entry found for key")
1261     }
1262 }
1263
1264 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1265 impl<K, V, S, H, Q: ?Sized> IndexMut<Q> for HashMap<K, V, S>
1266     where K: Eq + Hash<H>,
1267           Q: Eq + Hash<H> + BorrowFrom<K>,
1268           S: HashState<Hasher=H>,
1269           H: hash::Hasher<Output=u64>
1270 {
1271     type Output = V;
1272
1273     #[inline]
1274     fn index_mut<'a>(&'a mut self, index: &Q) -> &'a mut V {
1275         self.get_mut(index).expect("no entry found for key")
1276     }
1277 }
1278
1279 /// HashMap iterator.
1280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1281 pub struct Iter<'a, K: 'a, V: 'a> {
1282     inner: table::Iter<'a, K, V>
1283 }
1284
1285 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1286 impl<'a, K, V> Clone for Iter<'a, K, V> {
1287     fn clone(&self) -> Iter<'a, K, V> {
1288         Iter {
1289             inner: self.inner.clone()
1290         }
1291     }
1292 }
1293
1294 /// HashMap mutable values iterator.
1295 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1296 pub struct IterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
1297     inner: table::IterMut<'a, K, V>
1298 }
1299
1300 /// HashMap move iterator.
1301 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1302 pub struct IntoIter<K, V> {
1303     inner: iter::Map<table::IntoIter<K, V>, fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V)>
1304 }
1305
1306 /// HashMap keys iterator.
1307 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1308 pub struct Keys<'a, K: 'a, V: 'a> {
1309     inner: Map<Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a K>
1310 }
1311
1312 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1313 impl<'a, K, V> Clone for Keys<'a, K, V> {
1314     fn clone(&self) -> Keys<'a, K, V> {
1315         Keys {
1316             inner: self.inner.clone()
1317         }
1318     }
1319 }
1320
1321 /// HashMap values iterator.
1322 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1323 pub struct Values<'a, K: 'a, V: 'a> {
1324     inner: Map<Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a V>
1325 }
1326
1327 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1328 impl<'a, K, V> Clone for Values<'a, K, V> {
1329     fn clone(&self) -> Values<'a, K, V> {
1330         Values {
1331             inner: self.inner.clone()
1332         }
1333     }
1334 }
1335
1336 /// HashMap drain iterator.
1337 #[unstable(feature = "std_misc",
1338            reason = "matches collection reform specification, waiting for dust to settle")]
1339 pub struct Drain<'a, K: 'a, V: 'a> {
1340     inner: iter::Map<table::Drain<'a, K, V>, fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V)>
1341 }
1342
1343 /// A view into a single occupied location in a HashMap.
1344 #[unstable(feature = "std_misc",
1345            reason = "precise API still being fleshed out")]
1346 pub struct OccupiedEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1347     elem: FullBucket<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1348 }
1349
1350 /// A view into a single empty location in a HashMap.
1351 #[unstable(feature = "std_misc",
1352            reason = "precise API still being fleshed out")]
1353 pub struct VacantEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1354     hash: SafeHash,
1355     key: K,
1356     elem: VacantEntryState<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1357 }
1358
1359 /// A view into a single location in a map, which may be vacant or occupied.
1360 #[unstable(feature = "std_misc",
1361            reason = "precise API still being fleshed out")]
1362 pub enum Entry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1363     /// An occupied Entry.
1364     Occupied(OccupiedEntry<'a, K, V>),
1365     /// A vacant Entry.
1366     Vacant(VacantEntry<'a, K, V>),
1367 }
1368
1369 /// Possible states of a VacantEntry.
1370 enum VacantEntryState<K, V, M> {
1371     /// The index is occupied, but the key to insert has precedence,
1372     /// and will kick the current one out on insertion.
1373     NeqElem(FullBucket<K, V, M>, uint),
1374     /// The index is genuinely vacant.
1375     NoElem(EmptyBucket<K, V, M>),
1376 }
1377
1378 impl<'a, K, V, S, H> IntoIterator for &'a HashMap<K, V, S>
1379     where K: Eq + Hash<H>,
1380           S: HashState<Hasher=H>,
1381           H: hash::Hasher<Output=u64>
1382 {
1383     type Iter = Iter<'a, K, V>;
1384
1385     fn into_iter(self) -> Iter<'a, K, V> {
1386         self.iter()
1387     }
1388 }
1389
1390 impl<'a, K, V, S, H> IntoIterator for &'a mut HashMap<K, V, S>
1391     where K: Eq + Hash<H>,
1392           S: HashState<Hasher=H>,
1393           H: hash::Hasher<Output=u64>
1394 {
1395     type Iter = IterMut<'a, K, V>;
1396
1397     fn into_iter(mut self) -> IterMut<'a, K, V> {
1398         self.iter_mut()
1399     }
1400 }
1401
1402 impl<K, V, S, H> IntoIterator for HashMap<K, V, S>
1403     where K: Eq + Hash<H>,
1404           S: HashState<Hasher=H>,
1405           H: hash::Hasher<Output=u64>
1406 {
1407     type Iter = IntoIter<K, V>;
1408
1409     fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
1410         self.into_iter()
1411     }
1412 }
1413
1414 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1415 impl<'a, K, V> Iterator for Iter<'a, K, V> {
1416     type Item = (&'a K, &'a V);
1417
1418     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> { self.inner.next() }
1419     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1420 }
1421 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1422 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Iter<'a, K, V> {
1423     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1424 }
1425
1426 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1427 impl<'a, K, V> Iterator for IterMut<'a, K, V> {
1428     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1429
1430     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> { self.inner.next() }
1431     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1432 }
1433 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1434 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for IterMut<'a, K, V> {
1435     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1436 }
1437
1438 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1439 impl<K, V> Iterator for IntoIter<K, V> {
1440     type Item = (K, V);
1441
1442     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1443     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1444 }
1445 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1446 impl<K, V> ExactSizeIterator for IntoIter<K, V> {
1447     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1448 }
1449
1450 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1451 impl<'a, K, V> Iterator for Keys<'a, K, V> {
1452     type Item = &'a K;
1453
1454     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K)> { self.inner.next() }
1455     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1456 }
1457 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1458 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Keys<'a, K, V> {
1459     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1460 }
1461
1462 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1463 impl<'a, K, V> Iterator for Values<'a, K, V> {
1464     type Item = &'a V;
1465
1466     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a V)> { self.inner.next() }
1467     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1468 }
1469 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1470 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Values<'a, K, V> {
1471     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1472 }
1473
1474 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1475 impl<'a, K, V> Iterator for Drain<'a, K, V> {
1476     type Item = (K, V);
1477
1478     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1479     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1480 }
1481 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1482 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Drain<'a, K, V> {
1483     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1484 }
1485
1486 #[unstable(feature = "std_misc",
1487            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1488 impl<'a, K, V> Entry<'a, K, V> {
1489     /// Returns a mutable reference to the entry if occupied, or the VacantEntry if vacant.
1490     pub fn get(self) -> Result<&'a mut V, VacantEntry<'a, K, V>> {
1491         match self {
1492             Occupied(entry) => Ok(entry.into_mut()),
1493             Vacant(entry) => Err(entry),
1494         }
1495     }
1496 }
1497
1498 #[unstable(feature = "std_misc",
1499            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1500 impl<'a, K, V> OccupiedEntry<'a, K, V> {
1501     /// Gets a reference to the value in the entry.
1502     pub fn get(&self) -> &V {
1503         self.elem.read().1
1504     }
1505
1506     /// Gets a mutable reference to the value in the entry.
1507     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut V {
1508         self.elem.read_mut().1
1509     }
1510
1511     /// Converts the OccupiedEntry into a mutable reference to the value in the entry
1512     /// with a lifetime bound to the map itself
1513     pub fn into_mut(self) -> &'a mut V {
1514         self.elem.into_mut_refs().1
1515     }
1516
1517     /// Sets the value of the entry, and returns the entry's old value
1518     pub fn insert(&mut self, mut value: V) -> V {
1519         let old_value = self.get_mut();
1520         mem::swap(&mut value, old_value);
1521         value
1522     }
1523
1524     /// Takes the value out of the entry, and returns it
1525     pub fn remove(self) -> V {
1526         pop_internal(self.elem).1
1527     }
1528 }
1529
1530 #[unstable(feature = "std_misc",
1531            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1532 impl<'a, K: 'a, V: 'a> VacantEntry<'a, K, V> {
1533     /// Sets the value of the entry with the VacantEntry's key,
1534     /// and returns a mutable reference to it
1535     pub fn insert(self, value: V) -> &'a mut V {
1536         match self.elem {
1537             NeqElem(bucket, ib) => {
1538                 robin_hood(bucket, ib, self.hash, self.key, value)
1539             }
1540             NoElem(bucket) => {
1541                 bucket.put(self.hash, self.key, value).into_mut_refs().1
1542             }
1543         }
1544     }
1545 }
1546
1547 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1548 impl<K, V, S, H> FromIterator<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1549     where K: Eq + Hash<H>,
1550           S: HashState<Hasher=H> + Default,
1551           H: hash::Hasher<Output=u64>
1552 {
1553     fn from_iter<T: Iterator<Item=(K, V)>>(iter: T) -> HashMap<K, V, S> {
1554         let lower = iter.size_hint().0;
1555         let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(lower,
1556                                                             Default::default());
1557         map.extend(iter);
1558         map
1559     }
1560 }
1561
1562 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1563 impl<K, V, S, H> Extend<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1564     where K: Eq + Hash<H>,
1565           S: HashState<Hasher=H>,
1566           H: hash::Hasher<Output=u64>
1567 {
1568     fn extend<T: Iterator<Item=(K, V)>>(&mut self, iter: T) {
1569         for (k, v) in iter {
1570             self.insert(k, v);
1571         }
1572     }
1573 }
1574
1575
1576 /// `RandomState` is the default state for `HashMap` types.
1577 ///
1578 /// A particular instance `RandomState` will create the same instances of
1579 /// `Hasher`, but the hashers created by two different `RandomState`
1580 /// instances are unlikely to produce the same result for the same values.
1581 #[derive(Clone)]
1582 #[allow(missing_copy_implementations)]
1583 #[unstable(feature = "std_misc",
1584            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1585 pub struct RandomState {
1586     k0: u64,
1587     k1: u64,
1588 }
1589
1590 #[unstable(feature = "std_misc",
1591            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1592 impl RandomState {
1593     /// Construct a new `RandomState` that is initialized with random keys.
1594     #[inline]
1595     pub fn new() -> RandomState {
1596         let mut r = rand::thread_rng();
1597         RandomState { k0: r.gen(), k1: r.gen() }
1598     }
1599 }
1600
1601 #[unstable(feature = "std_misc",
1602            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1603 impl HashState for RandomState {
1604     type Hasher = Hasher;
1605     fn hasher(&self) -> Hasher {
1606         Hasher { inner: SipHasher::new_with_keys(self.k0, self.k1) }
1607     }
1608 }
1609
1610 #[unstable(feature = "std_misc",
1611            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1612 impl Default for RandomState {
1613     #[inline]
1614     fn default() -> RandomState {
1615         RandomState::new()
1616     }
1617 }
1618
1619 /// A hasher implementation which is generated from `RandomState` instances.
1620 ///
1621 /// This is the default hasher used in a `HashMap` to hash keys. Types do not
1622 /// typically declare an ability to explicitly hash into this particular type,
1623 /// but rather in a `H: hash::Writer` type parameter.
1624 #[allow(missing_copy_implementations)]
1625 pub struct Hasher { inner: SipHasher }
1626
1627 impl hash::Writer for Hasher {
1628     fn write(&mut self, data: &[u8]) { self.inner.write(data) }
1629 }
1630
1631 impl hash::Hasher for Hasher {
1632     type Output = u64;
1633     fn reset(&mut self) { self.inner.reset() }
1634     fn finish(&self) -> u64 { self.inner.finish() }
1635 }
1636
1637 #[cfg(test)]
1638 mod test_map {
1639     use prelude::v1::*;
1640
1641     use super::HashMap;
1642     use super::Entry::{Occupied, Vacant};
1643     use iter::{range_inclusive, range_step_inclusive, repeat};
1644     use cell::RefCell;
1645     use rand::{weak_rng, Rng};
1646
1647     #[test]
1648     fn test_create_capacity_zero() {
1649         let mut m = HashMap::with_capacity(0);
1650
1651         assert!(m.insert(1, 1).is_none());
1652
1653         assert!(m.contains_key(&1));
1654         assert!(!m.contains_key(&0));
1655     }
1656
1657     #[test]
1658     fn test_insert() {
1659         let mut m = HashMap::new();
1660         assert_eq!(m.len(), 0);
1661         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1662         assert_eq!(m.len(), 1);
1663         assert!(m.insert(2, 4).is_none());
1664         assert_eq!(m.len(), 2);
1665         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1666         assert_eq!(*m.get(&2).unwrap(), 4);
1667     }
1668
1669     thread_local! { static DROP_VECTOR: RefCell<Vec<int>> = RefCell::new(Vec::new()) }
1670
1671     #[derive(Hash, PartialEq, Eq)]
1672     struct Dropable {
1673         k: uint
1674     }
1675
1676     impl Dropable {
1677         fn new(k: uint) -> Dropable {
1678             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1679                 slot.borrow_mut()[k] += 1;
1680             });
1681
1682             Dropable { k: k }
1683         }
1684     }
1685
1686     impl Drop for Dropable {
1687         fn drop(&mut self) {
1688             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1689                 slot.borrow_mut()[self.k] -= 1;
1690             });
1691         }
1692     }
1693
1694     impl Clone for Dropable {
1695         fn clone(&self) -> Dropable {
1696             Dropable::new(self.k)
1697         }
1698     }
1699
1700     #[test]
1701     fn test_drops() {
1702         DROP_VECTOR.with(|slot| {
1703             *slot.borrow_mut() = repeat(0).take(200).collect();
1704         });
1705
1706         {
1707             let mut m = HashMap::new();
1708
1709             DROP_VECTOR.with(|v| {
1710                 for i in 0u..200 {
1711                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1712                 }
1713             });
1714
1715             for i in 0u..100 {
1716                 let d1 = Dropable::new(i);
1717                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1718                 m.insert(d1, d2);
1719             }
1720
1721             DROP_VECTOR.with(|v| {
1722                 for i in 0u..200 {
1723                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1724                 }
1725             });
1726
1727             for i in 0u..50 {
1728                 let k = Dropable::new(i);
1729                 let v = m.remove(&k);
1730
1731                 assert!(v.is_some());
1732
1733                 DROP_VECTOR.with(|v| {
1734                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1735                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1736                 });
1737             }
1738
1739             DROP_VECTOR.with(|v| {
1740                 for i in 0u..50 {
1741                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1742                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 0);
1743                 }
1744
1745                 for i in 50u..100 {
1746                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1747                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1748                 }
1749             });
1750         }
1751
1752         DROP_VECTOR.with(|v| {
1753             for i in 0u..200 {
1754                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1755             }
1756         });
1757     }
1758
1759     #[test]
1760     fn test_move_iter_drops() {
1761         DROP_VECTOR.with(|v| {
1762             *v.borrow_mut() = repeat(0).take(200).collect();
1763         });
1764
1765         let hm = {
1766             let mut hm = HashMap::new();
1767
1768             DROP_VECTOR.with(|v| {
1769                 for i in 0u..200 {
1770                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1771                 }
1772             });
1773
1774             for i in 0u..100 {
1775                 let d1 = Dropable::new(i);
1776                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1777                 hm.insert(d1, d2);
1778             }
1779
1780             DROP_VECTOR.with(|v| {
1781                 for i in 0u..200 {
1782                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1783                 }
1784             });
1785
1786             hm
1787         };
1788
1789         // By the way, ensure that cloning doesn't screw up the dropping.
1790         drop(hm.clone());
1791
1792         {
1793             let mut half = hm.into_iter().take(50);
1794
1795             DROP_VECTOR.with(|v| {
1796                 for i in 0u..200 {
1797                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1798                 }
1799             });
1800
1801             for _ in half.by_ref() {}
1802
1803             DROP_VECTOR.with(|v| {
1804                 let nk = (0u..100).filter(|&i| {
1805                     v.borrow()[i] == 1
1806                 }).count();
1807
1808                 let nv = (0u..100).filter(|&i| {
1809                     v.borrow()[i+100] == 1
1810                 }).count();
1811
1812                 assert_eq!(nk, 50);
1813                 assert_eq!(nv, 50);
1814             });
1815         };
1816
1817         DROP_VECTOR.with(|v| {
1818             for i in 0u..200 {
1819                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1820             }
1821         });
1822     }
1823
1824     #[test]
1825     fn test_empty_pop() {
1826         let mut m: HashMap<int, bool> = HashMap::new();
1827         assert_eq!(m.remove(&0), None);
1828     }
1829
1830     #[test]
1831     fn test_lots_of_insertions() {
1832         let mut m = HashMap::new();
1833
1834         // Try this a few times to make sure we never screw up the hashmap's
1835         // internal state.
1836         for _ in 0..10 {
1837             assert!(m.is_empty());
1838
1839             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1840                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1841
1842                 for j in range_inclusive(1, i) {
1843                     let r = m.get(&j);
1844                     assert_eq!(r, Some(&j));
1845                 }
1846
1847                 for j in range_inclusive(i+1, 1000) {
1848                     let r = m.get(&j);
1849                     assert_eq!(r, None);
1850                 }
1851             }
1852
1853             for i in range_inclusive(1001, 2000) {
1854                 assert!(!m.contains_key(&i));
1855             }
1856
1857             // remove forwards
1858             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1859                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1860
1861                 for j in range_inclusive(1, i) {
1862                     assert!(!m.contains_key(&j));
1863                 }
1864
1865                 for j in range_inclusive(i+1, 1000) {
1866                     assert!(m.contains_key(&j));
1867                 }
1868             }
1869
1870             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1871                 assert!(!m.contains_key(&i));
1872             }
1873
1874             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1875                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1876             }
1877
1878             // remove backwards
1879             for i in range_step_inclusive(1000, 1, -1) {
1880                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1881
1882                 for j in range_inclusive(i, 1000) {
1883                     assert!(!m.contains_key(&j));
1884                 }
1885
1886                 for j in range_inclusive(1, i-1) {
1887                     assert!(m.contains_key(&j));
1888                 }
1889             }
1890         }
1891     }
1892
1893     #[test]
1894     fn test_find_mut() {
1895         let mut m = HashMap::new();
1896         assert!(m.insert(1, 12).is_none());
1897         assert!(m.insert(2, 8).is_none());
1898         assert!(m.insert(5, 14).is_none());
1899         let new = 100;
1900         match m.get_mut(&5) {
1901             None => panic!(), Some(x) => *x = new
1902         }
1903         assert_eq!(m.get(&5), Some(&new));
1904     }
1905
1906     #[test]
1907     fn test_insert_overwrite() {
1908         let mut m = HashMap::new();
1909         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1910         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1911         assert!(!m.insert(1, 3).is_none());
1912         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 3);
1913     }
1914
1915     #[test]
1916     fn test_insert_conflicts() {
1917         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1918         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1919         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1920         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1921         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1922         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1923         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1924     }
1925
1926     #[test]
1927     fn test_conflict_remove() {
1928         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1929         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1930         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1931         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1932         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1933         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1934         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1935         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1936         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1937         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1938         assert!(m.remove(&1).is_some());
1939         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1940         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1941     }
1942
1943     #[test]
1944     fn test_is_empty() {
1945         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1946         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1947         assert!(!m.is_empty());
1948         assert!(m.remove(&1).is_some());
1949         assert!(m.is_empty());
1950     }
1951
1952     #[test]
1953     fn test_pop() {
1954         let mut m = HashMap::new();
1955         m.insert(1, 2);
1956         assert_eq!(m.remove(&1), Some(2));
1957         assert_eq!(m.remove(&1), None);
1958     }
1959
1960     #[test]
1961     fn test_iterate() {
1962         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1963         for i in 0u..32 {
1964             assert!(m.insert(i, i*2).is_none());
1965         }
1966         assert_eq!(m.len(), 32);
1967
1968         let mut observed: u32 = 0;
1969
1970         for (k, v) in &m {
1971             assert_eq!(*v, *k * 2);
1972             observed |= 1 << *k;
1973         }
1974         assert_eq!(observed, 0xFFFF_FFFF);
1975     }
1976
1977     #[test]
1978     fn test_keys() {
1979         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
1980         let map = vec.into_iter().collect::<HashMap<int, char>>();
1981         let keys = map.keys().map(|&k| k).collect::<Vec<int>>();
1982         assert_eq!(keys.len(), 3);
1983         assert!(keys.contains(&1));
1984         assert!(keys.contains(&2));
1985         assert!(keys.contains(&3));
1986     }
1987
1988     #[test]
1989     fn test_values() {
1990         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
1991         let map = vec.into_iter().collect::<HashMap<int, char>>();
1992         let values = map.values().map(|&v| v).collect::<Vec<char>>();
1993         assert_eq!(values.len(), 3);
1994         assert!(values.contains(&'a'));
1995         assert!(values.contains(&'b'));
1996         assert!(values.contains(&'c'));
1997     }
1998
1999     #[test]
2000     fn test_find() {
2001         let mut m = HashMap::new();
2002         assert!(m.get(&1).is_none());
2003         m.insert(1, 2);
2004         match m.get(&1) {
2005             None => panic!(),
2006             Some(v) => assert_eq!(*v, 2)
2007         }
2008     }
2009
2010     #[test]
2011     fn test_eq() {
2012         let mut m1 = HashMap::new();
2013         m1.insert(1, 2);
2014         m1.insert(2, 3);
2015         m1.insert(3, 4);
2016
2017         let mut m2 = HashMap::new();
2018         m2.insert(1, 2);
2019         m2.insert(2, 3);
2020
2021         assert!(m1 != m2);
2022
2023         m2.insert(3, 4);
2024
2025         assert_eq!(m1, m2);
2026     }
2027
2028     #[test]
2029     fn test_show() {
2030         let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2031         let empty: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2032
2033         map.insert(1, 2);
2034         map.insert(3, 4);
2035
2036         let map_str = format!("{:?}", map);
2037
2038         assert!(map_str == "HashMap {1: 2, 3: 4}" ||
2039                 map_str == "HashMap {3: 4, 1: 2}");
2040         assert_eq!(format!("{:?}", empty), "HashMap {}");
2041     }
2042
2043     #[test]
2044     fn test_expand() {
2045         let mut m = HashMap::new();
2046
2047         assert_eq!(m.len(), 0);
2048         assert!(m.is_empty());
2049
2050         let mut i = 0u;
2051         let old_cap = m.table.capacity();
2052         while old_cap == m.table.capacity() {
2053             m.insert(i, i);
2054             i += 1;
2055         }
2056
2057         assert_eq!(m.len(), i);
2058         assert!(!m.is_empty());
2059     }
2060
2061     #[test]
2062     fn test_behavior_resize_policy() {
2063         let mut m = HashMap::new();
2064
2065         assert_eq!(m.len(), 0);
2066         assert_eq!(m.table.capacity(), 0);
2067         assert!(m.is_empty());
2068
2069         m.insert(0, 0);
2070         m.remove(&0);
2071         assert!(m.is_empty());
2072         let initial_cap = m.table.capacity();
2073         m.reserve(initial_cap);
2074         let cap = m.table.capacity();
2075
2076         assert_eq!(cap, initial_cap * 2);
2077
2078         let mut i = 0u;
2079         for _ in 0..cap * 3 / 4 {
2080             m.insert(i, i);
2081             i += 1;
2082         }
2083         // three quarters full
2084
2085         assert_eq!(m.len(), i);
2086         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2087
2088         for _ in 0..cap / 4 {
2089             m.insert(i, i);
2090             i += 1;
2091         }
2092         // half full
2093
2094         let new_cap = m.table.capacity();
2095         assert_eq!(new_cap, cap * 2);
2096
2097         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2098             i -= 1;
2099             m.remove(&i);
2100             assert_eq!(m.table.capacity(), new_cap);
2101         }
2102         // A little more than one quarter full.
2103         m.shrink_to_fit();
2104         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2105         // again, a little more than half full
2106         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2107             i -= 1;
2108             m.remove(&i);
2109         }
2110         m.shrink_to_fit();
2111
2112         assert_eq!(m.len(), i);
2113         assert!(!m.is_empty());
2114         assert_eq!(m.table.capacity(), initial_cap);
2115     }
2116
2117     #[test]
2118     fn test_reserve_shrink_to_fit() {
2119         let mut m = HashMap::new();
2120         m.insert(0u, 0u);
2121         m.remove(&0);
2122         assert!(m.capacity() >= m.len());
2123         for i in 0us..128 {
2124             m.insert(i, i);
2125         }
2126         m.reserve(256);
2127
2128         let usable_cap = m.capacity();
2129         for i in 128us..128+256 {
2130             m.insert(i, i);
2131             assert_eq!(m.capacity(), usable_cap);
2132         }
2133
2134         for i in 100us..128+256 {
2135             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2136         }
2137         m.shrink_to_fit();
2138
2139         assert_eq!(m.len(), 100);
2140         assert!(!m.is_empty());
2141         assert!(m.capacity() >= m.len());
2142
2143         for i in 0us..100 {
2144             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2145         }
2146         m.shrink_to_fit();
2147         m.insert(0, 0);
2148
2149         assert_eq!(m.len(), 1);
2150         assert!(m.capacity() >= m.len());
2151         assert_eq!(m.remove(&0), Some(0));
2152     }
2153
2154     #[test]
2155     fn test_from_iter() {
2156         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2157
2158         let map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2159
2160         for &(k, v) in &xs {
2161             assert_eq!(map.get(&k), Some(&v));
2162         }
2163     }
2164
2165     #[test]
2166     fn test_size_hint() {
2167         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2168
2169         let map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2170
2171         let mut iter = map.iter();
2172
2173         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2174
2175         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2176     }
2177
2178     #[test]
2179     fn test_iter_len() {
2180         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2181
2182         let map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2183
2184         let mut iter = map.iter();
2185
2186         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2187
2188         assert_eq!(iter.len(), 3);
2189     }
2190
2191     #[test]
2192     fn test_mut_size_hint() {
2193         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2194
2195         let mut map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2196
2197         let mut iter = map.iter_mut();
2198
2199         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2200
2201         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2202     }
2203
2204     #[test]
2205     fn test_iter_mut_len() {
2206         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2207
2208         let mut map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2209
2210         let mut iter = map.iter_mut();
2211
2212         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2213
2214         assert_eq!(iter.len(), 3);
2215     }
2216
2217     #[test]
2218     fn test_index() {
2219         let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2220
2221         map.insert(1, 2);
2222         map.insert(2, 1);
2223         map.insert(3, 4);
2224
2225         assert_eq!(map[2], 1);
2226     }
2227
2228     #[test]
2229     #[should_fail]
2230     fn test_index_nonexistent() {
2231         let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::new();
2232
2233         map.insert(1, 2);
2234         map.insert(2, 1);
2235         map.insert(3, 4);
2236
2237         map[4];
2238     }
2239
2240     #[test]
2241     fn test_entry(){
2242         let xs = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40), (5, 50), (6, 60)];
2243
2244         let mut map: HashMap<int, int> = xs.iter().map(|&x| x).collect();
2245
2246         // Existing key (insert)
2247         match map.entry(1) {
2248             Vacant(_) => unreachable!(),
2249             Occupied(mut view) => {
2250                 assert_eq!(view.get(), &10);
2251                 assert_eq!(view.insert(100), 10);
2252             }
2253         }
2254         assert_eq!(map.get(&1).unwrap(), &100);
2255         assert_eq!(map.len(), 6);
2256
2257
2258         // Existing key (update)
2259         match map.entry(2) {
2260             Vacant(_) => unreachable!(),
2261             Occupied(mut view) => {
2262                 let v = view.get_mut();
2263                 let new_v = (*v) * 10;
2264                 *v = new_v;
2265             }
2266         }
2267         assert_eq!(map.get(&2).unwrap(), &200);
2268         assert_eq!(map.len(), 6);
2269
2270         // Existing key (take)
2271         match map.entry(3) {
2272             Vacant(_) => unreachable!(),
2273             Occupied(view) => {
2274                 assert_eq!(view.remove(), 30);
2275             }
2276         }
2277         assert_eq!(map.get(&3), None);
2278         assert_eq!(map.len(), 5);
2279
2280
2281         // Inexistent key (insert)
2282         match map.entry(10) {
2283             Occupied(_) => unreachable!(),
2284             Vacant(view) => {
2285                 assert_eq!(*view.insert(1000), 1000);
2286             }
2287         }
2288         assert_eq!(map.get(&10).unwrap(), &1000);
2289         assert_eq!(map.len(), 6);
2290     }
2291
2292     #[test]
2293     fn test_entry_take_doesnt_corrupt() {
2294         // Test for #19292
2295         fn check(m: &HashMap<int, ()>) {
2296             for k in m.keys() {
2297                 assert!(m.contains_key(k),
2298                         "{} is in keys() but not in the map?", k);
2299             }
2300         }
2301
2302         let mut m = HashMap::new();
2303         let mut rng = weak_rng();
2304
2305         // Populate the map with some items.
2306         for _ in 0u..50 {
2307             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2308             m.insert(x, ());
2309         }
2310
2311         for i in 0u..1000 {
2312             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2313             match m.entry(x) {
2314                 Vacant(_) => {},
2315                 Occupied(e) => {
2316                     println!("{}: remove {}", i, x);
2317                     e.remove();
2318                 },
2319             }
2320
2321             check(&m);
2322         }
2323     }
2324 }