]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libstd/collections/hash/map.rs
Rollup merge of #30373 - ChrisBuchholz:master, r=steveklabnik
[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 use self::Entry::*;
12 use self::SearchResult::*;
13 use self::VacantEntryState::*;
14
15 use borrow::Borrow;
16 use clone::Clone;
17 use cmp::{max, Eq, PartialEq};
18 use default::Default;
19 use fmt::{self, Debug};
20 use hash::{Hash, SipHasher};
21 use iter::{self, Iterator, ExactSizeIterator, IntoIterator, FromIterator, Extend, Map};
22 use marker::Sized;
23 use mem::{self, replace};
24 use ops::{Deref, FnMut, FnOnce, Index};
25 use option::Option::{self, Some, None};
26 use rand::{self, Rng};
27
28 use super::table::{
29     self,
30     Bucket,
31     EmptyBucket,
32     FullBucket,
33     FullBucketImm,
34     FullBucketMut,
35     RawTable,
36     SafeHash
37 };
38 use super::table::BucketState::{
39     Empty,
40     Full,
41 };
42 use super::state::HashState;
43
44 const INITIAL_LOG2_CAP: usize = 5;
45 const INITIAL_CAPACITY: usize = 1 << INITIAL_LOG2_CAP; // 2^5
46
47 /// The default behavior of HashMap implements a load factor of 90.9%.
48 /// This behavior is characterized by the following condition:
49 ///
50 /// - if size > 0.909 * capacity: grow the map
51 #[derive(Clone)]
52 struct DefaultResizePolicy;
53
54 impl DefaultResizePolicy {
55     fn new() -> DefaultResizePolicy {
56         DefaultResizePolicy
57     }
58
59     #[inline]
60     fn min_capacity(&self, usable_size: usize) -> usize {
61         // Here, we are rephrasing the logic by specifying the lower limit
62         // on capacity:
63         //
64         // - if `cap < size * 1.1`: grow the map
65         usable_size * 11 / 10
66     }
67
68     /// An inverse of `min_capacity`, approximately.
69     #[inline]
70     fn usable_capacity(&self, cap: usize) -> usize {
71         // As the number of entries approaches usable capacity,
72         // min_capacity(size) must be smaller than the internal capacity,
73         // so that the map is not resized:
74         // `min_capacity(usable_capacity(x)) <= x`.
75         // The left-hand side can only be smaller due to flooring by integer
76         // division.
77         //
78         // This doesn't have to be checked for overflow since allocation size
79         // in bytes will overflow earlier than multiplication by 10.
80         cap * 10 / 11
81     }
82 }
83
84 #[test]
85 fn test_resize_policy() {
86     let rp = DefaultResizePolicy;
87     for n in 0..1000 {
88         assert!(rp.min_capacity(rp.usable_capacity(n)) <= n);
89         assert!(rp.usable_capacity(rp.min_capacity(n)) <= n);
90     }
91 }
92
93 // The main performance trick in this hashmap is called Robin Hood Hashing.
94 // It gains its excellent performance from one essential operation:
95 //
96 //    If an insertion collides with an existing element, and that element's
97 //    "probe distance" (how far away the element is from its ideal location)
98 //    is higher than how far we've already probed, swap the elements.
99 //
100 // This massively lowers variance in probe distance, and allows us to get very
101 // high load factors with good performance. The 90% load factor I use is rather
102 // conservative.
103 //
104 // > Why a load factor of approximately 90%?
105 //
106 // In general, all the distances to initial buckets will converge on the mean.
107 // At a load factor of α, the odds of finding the target bucket after k
108 // probes is approximately 1-α^k. If we set this equal to 50% (since we converge
109 // on the mean) and set k=8 (64-byte cache line / 8-byte hash), α=0.92. I round
110 // this down to make the math easier on the CPU and avoid its FPU.
111 // Since on average we start the probing in the middle of a cache line, this
112 // strategy pulls in two cache lines of hashes on every lookup. I think that's
113 // pretty good, but if you want to trade off some space, it could go down to one
114 // cache line on average with an α of 0.84.
115 //
116 // > Wait, what? Where did you get 1-α^k from?
117 //
118 // On the first probe, your odds of a collision with an existing element is α.
119 // The odds of doing this twice in a row is approximately α^2. For three times,
120 // α^3, etc. Therefore, the odds of colliding k times is α^k. The odds of NOT
121 // colliding after k tries is 1-α^k.
122 //
123 // The paper from 1986 cited below mentions an implementation which keeps track
124 // of the distance-to-initial-bucket histogram. This approach is not suitable
125 // for modern architectures because it requires maintaining an internal data
126 // structure. This allows very good first guesses, but we are most concerned
127 // with guessing entire cache lines, not individual indexes. Furthermore, array
128 // accesses are no longer linear and in one direction, as we have now. There
129 // is also memory and cache pressure that this would entail that would be very
130 // difficult to properly see in a microbenchmark.
131 //
132 // ## Future Improvements (FIXME!)
133 //
134 // Allow the load factor to be changed dynamically and/or at initialization.
135 //
136 // Also, would it be possible for us to reuse storage when growing the
137 // underlying table? This is exactly the use case for 'realloc', and may
138 // be worth exploring.
139 //
140 // ## Future Optimizations (FIXME!)
141 //
142 // Another possible design choice that I made without any real reason is
143 // parameterizing the raw table over keys and values. Technically, all we need
144 // is the size and alignment of keys and values, and the code should be just as
145 // efficient (well, we might need one for power-of-two size and one for not...).
146 // This has the potential to reduce code bloat in rust executables, without
147 // really losing anything except 4 words (key size, key alignment, val size,
148 // val alignment) which can be passed in to every call of a `RawTable` function.
149 // This would definitely be an avenue worth exploring if people start complaining
150 // about the size of rust executables.
151 //
152 // Annotate exceedingly likely branches in `table::make_hash`
153 // and `search_hashed` to reduce instruction cache pressure
154 // and mispredictions once it becomes possible (blocked on issue #11092).
155 //
156 // Shrinking the table could simply reallocate in place after moving buckets
157 // to the first half.
158 //
159 // The growth algorithm (fragment of the Proof of Correctness)
160 // --------------------
161 //
162 // The growth algorithm is basically a fast path of the naive reinsertion-
163 // during-resize algorithm. Other paths should never be taken.
164 //
165 // Consider growing a robin hood hashtable of capacity n. Normally, we do this
166 // by allocating a new table of capacity `2n`, and then individually reinsert
167 // each element in the old table into the new one. This guarantees that the
168 // new table is a valid robin hood hashtable with all the desired statistical
169 // properties. Remark that the order we reinsert the elements in should not
170 // matter. For simplicity and efficiency, we will consider only linear
171 // reinsertions, which consist of reinserting all elements in the old table
172 // into the new one by increasing order of index. However we will not be
173 // starting our reinsertions from index 0 in general. If we start from index
174 // i, for the purpose of reinsertion we will consider all elements with real
175 // index j < i to have virtual index n + j.
176 //
177 // Our hash generation scheme consists of generating a 64-bit hash and
178 // truncating the most significant bits. When moving to the new table, we
179 // simply introduce a new bit to the front of the hash. Therefore, if an
180 // elements has ideal index i in the old table, it can have one of two ideal
181 // locations in the new table. If the new bit is 0, then the new ideal index
182 // is i. If the new bit is 1, then the new ideal index is n + i. Intuitively,
183 // we are producing two independent tables of size n, and for each element we
184 // independently choose which table to insert it into with equal probability.
185 // However the rather than wrapping around themselves on overflowing their
186 // indexes, the first table overflows into the first, and the first into the
187 // second. Visually, our new table will look something like:
188 //
189 // [yy_xxx_xxxx_xxx|xx_yyy_yyyy_yyy]
190 //
191 // Where x's are elements inserted into the first table, y's are elements
192 // inserted into the second, and _'s are empty sections. We now define a few
193 // key concepts that we will use later. Note that this is a very abstract
194 // perspective of the table. A real resized table would be at least half
195 // empty.
196 //
197 // Theorem: A linear robin hood reinsertion from the first ideal element
198 // produces identical results to a linear naive reinsertion from the same
199 // element.
200 //
201 // FIXME(Gankro, pczarn): review the proof and put it all in a separate README.md
202
203 /// A hash map implementation which uses linear probing with Robin
204 /// Hood bucket stealing.
205 ///
206 /// The hashes are all keyed by the thread-local random number generator
207 /// on creation by default. This means that the ordering of the keys is
208 /// randomized, but makes the tables more resistant to
209 /// denial-of-service attacks (Hash DoS). This behavior can be
210 /// overridden with one of the constructors.
211 ///
212 /// It is required that the keys implement the `Eq` and `Hash` traits, although
213 /// this can frequently be achieved by using `#[derive(PartialEq, Eq, Hash)]`.
214 /// If you implement these yourself, it is important that the following
215 /// property holds:
216 ///
217 /// ```text
218 /// k1 == k2 -> hash(k1) == hash(k2)
219 /// ```
220 ///
221 /// In other words, if two keys are equal, their hashes must be equal.
222 ///
223 /// It is a logic error for a key to be modified in such a way that the key's
224 /// hash, as determined by the `Hash` trait, or its equality, as determined by
225 /// the `Eq` trait, changes while it is in the map. This is normally only
226 /// possible through `Cell`, `RefCell`, global state, I/O, or unsafe code.
227 ///
228 /// Relevant papers/articles:
229 ///
230 /// 1. Pedro Celis. ["Robin Hood Hashing"](https://cs.uwaterloo.ca/research/tr/1986/CS-86-14.pdf)
231 /// 2. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood
232 ///    hashing"](http://codecapsule.com/2013/11/11/robin-hood-hashing/)
233 /// 3. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood hashing: backward shift
234 ///    deletion"](http://codecapsule.com/2013/11/17/robin-hood-hashing-backward-shift-deletion/)
235 ///
236 /// # Examples
237 ///
238 /// ```
239 /// use std::collections::HashMap;
240 ///
241 /// // type inference lets us omit an explicit type signature (which
242 /// // would be `HashMap<&str, &str>` in this example).
243 /// let mut book_reviews = HashMap::new();
244 ///
245 /// // review some books.
246 /// book_reviews.insert("Adventures of Huckleberry Finn",    "My favorite book.");
247 /// book_reviews.insert("Grimms' Fairy Tales",               "Masterpiece.");
248 /// book_reviews.insert("Pride and Prejudice",               "Very enjoyable.");
249 /// book_reviews.insert("The Adventures of Sherlock Holmes", "Eye lyked it alot.");
250 ///
251 /// // check for a specific one.
252 /// if !book_reviews.contains_key("Les Misérables") {
253 ///     println!("We've got {} reviews, but Les Misérables ain't one.",
254 ///              book_reviews.len());
255 /// }
256 ///
257 /// // oops, this review has a lot of spelling mistakes, let's delete it.
258 /// book_reviews.remove("The Adventures of Sherlock Holmes");
259 ///
260 /// // look up the values associated with some keys.
261 /// let to_find = ["Pride and Prejudice", "Alice's Adventure in Wonderland"];
262 /// for book in &to_find {
263 ///     match book_reviews.get(book) {
264 ///         Some(review) => println!("{}: {}", book, review),
265 ///         None => println!("{} is unreviewed.", book)
266 ///     }
267 /// }
268 ///
269 /// // iterate over everything.
270 /// for (book, review) in &book_reviews {
271 ///     println!("{}: \"{}\"", book, review);
272 /// }
273 /// ```
274 ///
275 /// The easiest way to use `HashMap` with a custom type as key is to derive `Eq` and `Hash`.
276 /// We must also derive `PartialEq`.
277 ///
278 /// ```
279 /// use std::collections::HashMap;
280 ///
281 /// #[derive(Hash, Eq, PartialEq, Debug)]
282 /// struct Viking {
283 ///     name: String,
284 ///     country: String,
285 /// }
286 ///
287 /// impl Viking {
288 ///     /// Create a new Viking.
289 ///     fn new(name: &str, country: &str) -> Viking {
290 ///         Viking { name: name.to_string(), country: country.to_string() }
291 ///     }
292 /// }
293 ///
294 /// // Use a HashMap to store the vikings' health points.
295 /// let mut vikings = HashMap::new();
296 ///
297 /// vikings.insert(Viking::new("Einar", "Norway"), 25);
298 /// vikings.insert(Viking::new("Olaf", "Denmark"), 24);
299 /// vikings.insert(Viking::new("Harald", "Iceland"), 12);
300 ///
301 /// // Use derived implementation to print the status of the vikings.
302 /// for (viking, health) in &vikings {
303 ///     println!("{:?} has {} hp", viking, health);
304 /// }
305 /// ```
306 #[derive(Clone)]
307 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
308 pub struct HashMap<K, V, S = RandomState> {
309     // All hashes are keyed on these values, to prevent hash collision attacks.
310     hash_state: S,
311
312     table: RawTable<K, V>,
313
314     resize_policy: DefaultResizePolicy,
315 }
316
317 /// Search for a pre-hashed key.
318 fn search_hashed<K, V, M, F>(table: M,
319                              hash: SafeHash,
320                              mut is_match: F)
321                              -> SearchResult<K, V, M> where
322     M: Deref<Target=RawTable<K, V>>,
323     F: FnMut(&K) -> bool,
324 {
325     // This is the only function where capacity can be zero. To avoid
326     // undefined behavior when Bucket::new gets the raw bucket in this
327     // case, immediately return the appropriate search result.
328     if table.capacity() == 0 {
329         return TableRef(table);
330     }
331
332     let size = table.size();
333     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
334     let ib = probe.index();
335
336     while probe.index() != ib + size {
337         let full = match probe.peek() {
338             Empty(b) => return TableRef(b.into_table()), // hit an empty bucket
339             Full(b) => b
340         };
341
342         if full.distance() + ib < full.index() {
343             // We can finish the search early if we hit any bucket
344             // with a lower distance to initial bucket than we've probed.
345             return TableRef(full.into_table());
346         }
347
348         // If the hash doesn't match, it can't be this one..
349         if hash == full.hash() {
350             // If the key doesn't match, it can't be this one..
351             if is_match(full.read().0) {
352                 return FoundExisting(full);
353             }
354         }
355
356         probe = full.next();
357     }
358
359     TableRef(probe.into_table())
360 }
361
362 fn pop_internal<K, V>(starting_bucket: FullBucketMut<K, V>) -> (K, V) {
363     let (empty, retkey, retval) = starting_bucket.take();
364     let mut gap = match empty.gap_peek() {
365         Some(b) => b,
366         None => return (retkey, retval)
367     };
368
369     while gap.full().distance() != 0 {
370         gap = match gap.shift() {
371             Some(b) => b,
372             None => break
373         };
374     }
375
376     // Now we've done all our shifting. Return the value we grabbed earlier.
377     (retkey, retval)
378 }
379
380 /// Perform robin hood bucket stealing at the given `bucket`. You must
381 /// also pass the position of that bucket's initial bucket so we don't have
382 /// to recalculate it.
383 ///
384 /// `hash`, `k`, and `v` are the elements to "robin hood" into the hashtable.
385 fn robin_hood<'a, K: 'a, V: 'a>(mut bucket: FullBucketMut<'a, K, V>,
386                         mut ib: usize,
387                         mut hash: SafeHash,
388                         mut k: K,
389                         mut v: V)
390                         -> &'a mut V {
391     let starting_index = bucket.index();
392     let size = {
393         let table = bucket.table(); // FIXME "lifetime too short".
394         table.size()
395     };
396     // There can be at most `size - dib` buckets to displace, because
397     // in the worst case, there are `size` elements and we already are
398     // `distance` buckets away from the initial one.
399     let idx_end = starting_index + size - bucket.distance();
400
401     loop {
402         let (old_hash, old_key, old_val) = bucket.replace(hash, k, v);
403         loop {
404             let probe = bucket.next();
405             assert!(probe.index() != idx_end);
406
407             let full_bucket = match probe.peek() {
408                 Empty(bucket) => {
409                     // Found a hole!
410                     let b = bucket.put(old_hash, old_key, old_val);
411                     // Now that it's stolen, just read the value's pointer
412                     // right out of the table!
413                     return Bucket::at_index(b.into_table(), starting_index)
414                                .peek()
415                                .expect_full()
416                                .into_mut_refs()
417                                .1;
418                 },
419                 Full(bucket) => bucket
420             };
421
422             let probe_ib = full_bucket.index() - full_bucket.distance();
423
424             bucket = full_bucket;
425
426             // Robin hood! Steal the spot.
427             if ib < probe_ib {
428                 ib = probe_ib;
429                 hash = old_hash;
430                 k = old_key;
431                 v = old_val;
432                 break;
433             }
434         }
435     }
436 }
437
438 /// A result that works like Option<FullBucket<..>> but preserves
439 /// the reference that grants us access to the table in any case.
440 enum SearchResult<K, V, M> {
441     // This is an entry that holds the given key:
442     FoundExisting(FullBucket<K, V, M>),
443
444     // There was no such entry. The reference is given back:
445     TableRef(M)
446 }
447
448 impl<K, V, M> SearchResult<K, V, M> {
449     fn into_option(self) -> Option<FullBucket<K, V, M>> {
450         match self {
451             FoundExisting(bucket) => Some(bucket),
452             TableRef(_) => None
453         }
454     }
455 }
456
457 impl<K, V, S> HashMap<K, V, S>
458     where K: Eq + Hash, S: HashState
459 {
460     fn make_hash<X: ?Sized>(&self, x: &X) -> SafeHash where X: Hash {
461         table::make_hash(&self.hash_state, x)
462     }
463
464     /// Search for a key, yielding the index if it's found in the hashtable.
465     /// If you already have the hash for the key lying around, use
466     /// search_hashed.
467     fn search<'a, Q: ?Sized>(&'a self, q: &Q) -> Option<FullBucketImm<'a, K, V>>
468         where K: Borrow<Q>, Q: Eq + Hash
469     {
470         let hash = self.make_hash(q);
471         search_hashed(&self.table, hash, |k| q.eq(k.borrow()))
472             .into_option()
473     }
474
475     fn search_mut<'a, Q: ?Sized>(&'a mut self, q: &Q) -> Option<FullBucketMut<'a, K, V>>
476         where K: Borrow<Q>, Q: Eq + Hash
477     {
478         let hash = self.make_hash(q);
479         search_hashed(&mut self.table, hash, |k| q.eq(k.borrow()))
480             .into_option()
481     }
482
483     // The caller should ensure that invariants by Robin Hood Hashing hold.
484     fn insert_hashed_ordered(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) {
485         let cap = self.table.capacity();
486         let mut buckets = Bucket::new(&mut self.table, hash);
487         let ib = buckets.index();
488
489         while buckets.index() != ib + cap {
490             // We don't need to compare hashes for value swap.
491             // Not even DIBs for Robin Hood.
492             buckets = match buckets.peek() {
493                 Empty(empty) => {
494                     empty.put(hash, k, v);
495                     return;
496                 }
497                 Full(b) => b.into_bucket()
498             };
499             buckets.next();
500         }
501         panic!("Internal HashMap error: Out of space.");
502     }
503 }
504
505 impl<K: Hash + Eq, V> HashMap<K, V, RandomState> {
506     /// Creates an empty HashMap.
507     ///
508     /// # Examples
509     ///
510     /// ```
511     /// use std::collections::HashMap;
512     /// let mut map: HashMap<&str, isize> = HashMap::new();
513     /// ```
514     #[inline]
515     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
516     pub fn new() -> HashMap<K, V, RandomState> {
517         Default::default()
518     }
519
520     /// Creates an empty hash map with the given initial capacity.
521     ///
522     /// # Examples
523     ///
524     /// ```
525     /// use std::collections::HashMap;
526     /// let mut map: HashMap<&str, isize> = HashMap::with_capacity(10);
527     /// ```
528     #[inline]
529     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
530     pub fn with_capacity(capacity: usize) -> HashMap<K, V, RandomState> {
531         HashMap::with_capacity_and_hash_state(capacity, Default::default())
532     }
533 }
534
535 impl<K, V, S> HashMap<K, V, S>
536     where K: Eq + Hash, S: HashState
537 {
538     /// Creates an empty hashmap which will use the given hasher to hash keys.
539     ///
540     /// The created map has the default initial capacity.
541     ///
542     /// # Examples
543     ///
544     /// ```
545     /// #![feature(hashmap_hasher)]
546     ///
547     /// use std::collections::HashMap;
548     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
549     ///
550     /// let s = RandomState::new();
551     /// let mut map = HashMap::with_hash_state(s);
552     /// map.insert(1, 2);
553     /// ```
554     #[inline]
555     #[unstable(feature = "hashmap_hasher", reason = "hasher stuff is unclear",
556                issue = "27713")]
557     pub fn with_hash_state(hash_state: S) -> HashMap<K, V, S> {
558         HashMap {
559             hash_state:    hash_state,
560             resize_policy: DefaultResizePolicy::new(),
561             table:         RawTable::new(0),
562         }
563     }
564
565     /// Creates an empty HashMap with space for at least `capacity`
566     /// elements, using `hasher` to hash the keys.
567     ///
568     /// Warning: `hasher` is normally randomly generated, and
569     /// is designed to allow HashMaps to be resistant to attacks that
570     /// cause many collisions and very poor performance. Setting it
571     /// manually using this function can expose a DoS attack vector.
572     ///
573     /// # Examples
574     ///
575     /// ```
576     /// #![feature(hashmap_hasher)]
577     ///
578     /// use std::collections::HashMap;
579     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
580     ///
581     /// let s = RandomState::new();
582     /// let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(10, s);
583     /// map.insert(1, 2);
584     /// ```
585     #[inline]
586     #[unstable(feature = "hashmap_hasher", reason = "hasher stuff is unclear",
587                issue = "27713")]
588     pub fn with_capacity_and_hash_state(capacity: usize, hash_state: S)
589                                         -> HashMap<K, V, S> {
590         let resize_policy = DefaultResizePolicy::new();
591         let min_cap = max(INITIAL_CAPACITY, resize_policy.min_capacity(capacity));
592         let internal_cap = min_cap.checked_next_power_of_two().expect("capacity overflow");
593         assert!(internal_cap >= capacity, "capacity overflow");
594         HashMap {
595             hash_state:    hash_state,
596             resize_policy: resize_policy,
597             table:         RawTable::new(internal_cap),
598         }
599     }
600
601     /// Returns the number of elements the map can hold without reallocating.
602     ///
603     /// This number is a lower bound; the `HashMap<K, V>` might be able to hold
604     /// more, but is guaranteed to be able to hold at least this many.
605     ///
606     /// # Examples
607     ///
608     /// ```
609     /// use std::collections::HashMap;
610     /// let map: HashMap<isize, isize> = HashMap::with_capacity(100);
611     /// assert!(map.capacity() >= 100);
612     /// ```
613     #[inline]
614     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
615     pub fn capacity(&self) -> usize {
616         self.resize_policy.usable_capacity(self.table.capacity())
617     }
618
619     /// Reserves capacity for at least `additional` more elements to be inserted
620     /// in the `HashMap`. The collection may reserve more space to avoid
621     /// frequent reallocations.
622     ///
623     /// # Panics
624     ///
625     /// Panics if the new allocation size overflows `usize`.
626     ///
627     /// # Examples
628     ///
629     /// ```
630     /// use std::collections::HashMap;
631     /// let mut map: HashMap<&str, isize> = HashMap::new();
632     /// map.reserve(10);
633     /// ```
634     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
635     pub fn reserve(&mut self, additional: usize) {
636         let new_size = self.len().checked_add(additional).expect("capacity overflow");
637         let min_cap = self.resize_policy.min_capacity(new_size);
638
639         // An invalid value shouldn't make us run out of space. This includes
640         // an overflow check.
641         assert!(new_size <= min_cap);
642
643         if self.table.capacity() < min_cap {
644             let new_capacity = max(min_cap.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
645             self.resize(new_capacity);
646         }
647     }
648
649     /// Resizes the internal vectors to a new capacity. It's your responsibility to:
650     ///   1) Make sure the new capacity is enough for all the elements, accounting
651     ///      for the load factor.
652     ///   2) Ensure new_capacity is a power of two or zero.
653     fn resize(&mut self, new_capacity: usize) {
654         assert!(self.table.size() <= new_capacity);
655         assert!(new_capacity.is_power_of_two() || new_capacity == 0);
656
657         let mut old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(new_capacity));
658         let old_size = old_table.size();
659
660         if old_table.capacity() == 0 || old_table.size() == 0 {
661             return;
662         }
663
664         // Grow the table.
665         // Specialization of the other branch.
666         let mut bucket = Bucket::first(&mut old_table);
667
668         // "So a few of the first shall be last: for many be called,
669         // but few chosen."
670         //
671         // We'll most likely encounter a few buckets at the beginning that
672         // have their initial buckets near the end of the table. They were
673         // placed at the beginning as the probe wrapped around the table
674         // during insertion. We must skip forward to a bucket that won't
675         // get reinserted too early and won't unfairly steal others spot.
676         // This eliminates the need for robin hood.
677         loop {
678             bucket = match bucket.peek() {
679                 Full(full) => {
680                     if full.distance() == 0 {
681                         // This bucket occupies its ideal spot.
682                         // It indicates the start of another "cluster".
683                         bucket = full.into_bucket();
684                         break;
685                     }
686                     // Leaving this bucket in the last cluster for later.
687                     full.into_bucket()
688                 }
689                 Empty(b) => {
690                     // Encountered a hole between clusters.
691                     b.into_bucket()
692                 }
693             };
694             bucket.next();
695         }
696
697         // This is how the buckets might be laid out in memory:
698         // ($ marks an initialized bucket)
699         //  ________________
700         // |$$$_$$$$$$_$$$$$|
701         //
702         // But we've skipped the entire initial cluster of buckets
703         // and will continue iteration in this order:
704         //  ________________
705         //     |$$$$$$_$$$$$
706         //                  ^ wrap around once end is reached
707         //  ________________
708         //  $$$_____________|
709         //    ^ exit once table.size == 0
710         loop {
711             bucket = match bucket.peek() {
712                 Full(bucket) => {
713                     let h = bucket.hash();
714                     let (b, k, v) = bucket.take();
715                     self.insert_hashed_ordered(h, k, v);
716                     {
717                         let t = b.table(); // FIXME "lifetime too short".
718                         if t.size() == 0 { break }
719                     };
720                     b.into_bucket()
721                 }
722                 Empty(b) => b.into_bucket()
723             };
724             bucket.next();
725         }
726
727         assert_eq!(self.table.size(), old_size);
728     }
729
730     /// Shrinks the capacity of the map as much as possible. It will drop
731     /// down as much as possible while maintaining the internal rules
732     /// and possibly leaving some space in accordance with the resize policy.
733     ///
734     /// # Examples
735     ///
736     /// ```
737     /// use std::collections::HashMap;
738     ///
739     /// let mut map: HashMap<isize, isize> = HashMap::with_capacity(100);
740     /// map.insert(1, 2);
741     /// map.insert(3, 4);
742     /// assert!(map.capacity() >= 100);
743     /// map.shrink_to_fit();
744     /// assert!(map.capacity() >= 2);
745     /// ```
746     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
747     pub fn shrink_to_fit(&mut self) {
748         let min_capacity = self.resize_policy.min_capacity(self.len());
749         let min_capacity = max(min_capacity.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
750
751         // An invalid value shouldn't make us run out of space.
752         debug_assert!(self.len() <= min_capacity);
753
754         if self.table.capacity() != min_capacity {
755             let old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(min_capacity));
756             let old_size = old_table.size();
757
758             // Shrink the table. Naive algorithm for resizing:
759             for (h, k, v) in old_table.into_iter() {
760                 self.insert_hashed_nocheck(h, k, v);
761             }
762
763             debug_assert_eq!(self.table.size(), old_size);
764         }
765     }
766
767     /// Insert a pre-hashed key-value pair, without first checking
768     /// that there's enough room in the buckets. Returns a reference to the
769     /// newly insert value.
770     ///
771     /// If the key already exists, the hashtable will be returned untouched
772     /// and a reference to the existing element will be returned.
773     fn insert_hashed_nocheck(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) -> &mut V {
774         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, _, _, _| ())
775     }
776
777     fn insert_or_replace_with<'a, F>(&'a mut self,
778                                      hash: SafeHash,
779                                      k: K,
780                                      v: V,
781                                      mut found_existing: F)
782                                      -> &'a mut V where
783         F: FnMut(&mut K, &mut V, K, V),
784     {
785         // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
786         let size = self.table.size();
787         let mut probe = Bucket::new(&mut self.table, hash);
788         let ib = probe.index();
789
790         loop {
791             let mut bucket = match probe.peek() {
792                 Empty(bucket) => {
793                     // Found a hole!
794                     return bucket.put(hash, k, v).into_mut_refs().1;
795                 }
796                 Full(bucket) => bucket
797             };
798
799             // hash matches?
800             if bucket.hash() == hash {
801                 // key matches?
802                 if k == *bucket.read_mut().0 {
803                     let (bucket_k, bucket_v) = bucket.into_mut_refs();
804                     debug_assert!(k == *bucket_k);
805                     // Key already exists. Get its reference.
806                     found_existing(bucket_k, bucket_v, k, v);
807                     return bucket_v;
808                 }
809             }
810
811             let robin_ib = bucket.index() as isize - bucket.distance() as isize;
812
813             if (ib as isize) < robin_ib {
814                 // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
815                 return robin_hood(bucket, robin_ib as usize, hash, k, v);
816             }
817
818             probe = bucket.next();
819             assert!(probe.index() != ib + size + 1);
820         }
821     }
822
823     /// An iterator visiting all keys in arbitrary order.
824     /// Iterator element type is `&'a K`.
825     ///
826     /// # Examples
827     ///
828     /// ```
829     /// use std::collections::HashMap;
830     ///
831     /// let mut map = HashMap::new();
832     /// map.insert("a", 1);
833     /// map.insert("b", 2);
834     /// map.insert("c", 3);
835     ///
836     /// for key in map.keys() {
837     ///     println!("{}", key);
838     /// }
839     /// ```
840     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
841     pub fn keys<'a>(&'a self) -> Keys<'a, K, V> {
842         fn first<A, B>((a, _): (A, B)) -> A { a }
843         let first: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a K = first; // coerce to fn ptr
844
845         Keys { inner: self.iter().map(first) }
846     }
847
848     /// An iterator visiting all values in arbitrary order.
849     /// Iterator element type is `&'a V`.
850     ///
851     /// # Examples
852     ///
853     /// ```
854     /// use std::collections::HashMap;
855     ///
856     /// let mut map = HashMap::new();
857     /// map.insert("a", 1);
858     /// map.insert("b", 2);
859     /// map.insert("c", 3);
860     ///
861     /// for val in map.values() {
862     ///     println!("{}", val);
863     /// }
864     /// ```
865     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
866     pub fn values<'a>(&'a self) -> Values<'a, K, V> {
867         fn second<A, B>((_, b): (A, B)) -> B { b }
868         let second: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a V = second; // coerce to fn ptr
869
870         Values { inner: self.iter().map(second) }
871     }
872
873     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order.
874     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a V)`.
875     ///
876     /// # Examples
877     ///
878     /// ```
879     /// use std::collections::HashMap;
880     ///
881     /// let mut map = HashMap::new();
882     /// map.insert("a", 1);
883     /// map.insert("b", 2);
884     /// map.insert("c", 3);
885     ///
886     /// for (key, val) in map.iter() {
887     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
888     /// }
889     /// ```
890     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
891     pub fn iter(&self) -> Iter<K, V> {
892         Iter { inner: self.table.iter() }
893     }
894
895     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order,
896     /// with mutable references to the values.
897     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a mut V)`.
898     ///
899     /// # Examples
900     ///
901     /// ```
902     /// use std::collections::HashMap;
903     ///
904     /// let mut map = HashMap::new();
905     /// map.insert("a", 1);
906     /// map.insert("b", 2);
907     /// map.insert("c", 3);
908     ///
909     /// // Update all values
910     /// for (_, val) in map.iter_mut() {
911     ///     *val *= 2;
912     /// }
913     ///
914     /// for (key, val) in &map {
915     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
916     /// }
917     /// ```
918     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
919     pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<K, V> {
920         IterMut { inner: self.table.iter_mut() }
921     }
922
923     /// Gets the given key's corresponding entry in the map for in-place manipulation.
924     ///
925     /// # Examples
926     ///
927     /// ```
928     /// use std::collections::HashMap;
929     ///
930     /// let mut letters = HashMap::new();
931     ///
932     /// for ch in "a short treatise on fungi".chars() {
933     ///     let counter = letters.entry(ch).or_insert(0);
934     ///     *counter += 1;
935     /// }
936     ///
937     /// assert_eq!(letters[&'s'], 2);
938     /// assert_eq!(letters[&'t'], 3);
939     /// assert_eq!(letters[&'u'], 1);
940     /// assert_eq!(letters.get(&'y'), None);
941     /// ```
942     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
943     pub fn entry(&mut self, key: K) -> Entry<K, V> {
944         // Gotta resize now.
945         self.reserve(1);
946
947         let hash = self.make_hash(&key);
948         search_entry_hashed(&mut self.table, hash, key)
949     }
950
951     /// Returns the number of elements in the map.
952     ///
953     /// # Examples
954     ///
955     /// ```
956     /// use std::collections::HashMap;
957     ///
958     /// let mut a = HashMap::new();
959     /// assert_eq!(a.len(), 0);
960     /// a.insert(1, "a");
961     /// assert_eq!(a.len(), 1);
962     /// ```
963     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
964     pub fn len(&self) -> usize { self.table.size() }
965
966     /// Returns true if the map contains no elements.
967     ///
968     /// # Examples
969     ///
970     /// ```
971     /// use std::collections::HashMap;
972     ///
973     /// let mut a = HashMap::new();
974     /// assert!(a.is_empty());
975     /// a.insert(1, "a");
976     /// assert!(!a.is_empty());
977     /// ```
978     #[inline]
979     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
980     pub fn is_empty(&self) -> bool { self.len() == 0 }
981
982     /// Clears the map, returning all key-value pairs as an iterator. Keeps the
983     /// allocated memory for reuse.
984     ///
985     /// # Examples
986     ///
987     /// ```
988     /// use std::collections::HashMap;
989     ///
990     /// let mut a = HashMap::new();
991     /// a.insert(1, "a");
992     /// a.insert(2, "b");
993     ///
994     /// for (k, v) in a.drain().take(1) {
995     ///     assert!(k == 1 || k == 2);
996     ///     assert!(v == "a" || v == "b");
997     /// }
998     ///
999     /// assert!(a.is_empty());
1000     /// ```
1001     #[inline]
1002     #[stable(feature = "drain", since = "1.6.0")]
1003     pub fn drain(&mut self) -> Drain<K, V> {
1004         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
1005         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two; // coerce to fn pointer
1006
1007         Drain {
1008             inner: self.table.drain().map(last_two),
1009         }
1010     }
1011
1012     /// Clears the map, removing all key-value pairs. Keeps the allocated memory
1013     /// for reuse.
1014     ///
1015     /// # Examples
1016     ///
1017     /// ```
1018     /// use std::collections::HashMap;
1019     ///
1020     /// let mut a = HashMap::new();
1021     /// a.insert(1, "a");
1022     /// a.clear();
1023     /// assert!(a.is_empty());
1024     /// ```
1025     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1026     #[inline]
1027     pub fn clear(&mut self) {
1028         self.drain();
1029     }
1030
1031     /// Returns a reference to the value corresponding to the key.
1032     ///
1033     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1034     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1035     /// the key type.
1036     ///
1037     /// # Examples
1038     ///
1039     /// ```
1040     /// use std::collections::HashMap;
1041     ///
1042     /// let mut map = HashMap::new();
1043     /// map.insert(1, "a");
1044     /// assert_eq!(map.get(&1), Some(&"a"));
1045     /// assert_eq!(map.get(&2), None);
1046     /// ```
1047     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1048     pub fn get<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<&V>
1049         where K: Borrow<Q>, Q: Hash + Eq
1050     {
1051         self.search(k).map(|bucket| bucket.into_refs().1)
1052     }
1053
1054     /// Returns true if the map contains a value for the specified key.
1055     ///
1056     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1057     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1058     /// the key type.
1059     ///
1060     /// # Examples
1061     ///
1062     /// ```
1063     /// use std::collections::HashMap;
1064     ///
1065     /// let mut map = HashMap::new();
1066     /// map.insert(1, "a");
1067     /// assert_eq!(map.contains_key(&1), true);
1068     /// assert_eq!(map.contains_key(&2), false);
1069     /// ```
1070     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1071     pub fn contains_key<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> bool
1072         where K: Borrow<Q>, Q: Hash + Eq
1073     {
1074         self.search(k).is_some()
1075     }
1076
1077     /// Returns a mutable reference to the value corresponding to the key.
1078     ///
1079     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1080     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1081     /// the key type.
1082     ///
1083     /// # Examples
1084     ///
1085     /// ```
1086     /// use std::collections::HashMap;
1087     ///
1088     /// let mut map = HashMap::new();
1089     /// map.insert(1, "a");
1090     /// if let Some(x) = map.get_mut(&1) {
1091     ///     *x = "b";
1092     /// }
1093     /// assert_eq!(map[&1], "b");
1094     /// ```
1095     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1096     pub fn get_mut<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<&mut V>
1097         where K: Borrow<Q>, Q: Hash + Eq
1098     {
1099         self.search_mut(k).map(|bucket| bucket.into_mut_refs().1)
1100     }
1101
1102     /// Inserts a key-value pair into the map.
1103     ///
1104     /// If the map did not have this key present, `None` is returned.
1105     ///
1106     /// If the map did have this key present, the key is not updated, the
1107     /// value is updated and the old value is returned.
1108     /// See the [module-level documentation] for more.
1109     ///
1110     /// [module-level documentation]: index.html#insert-and-complex-keys
1111     ///
1112     /// # Examples
1113     ///
1114     /// ```
1115     /// use std::collections::HashMap;
1116     ///
1117     /// let mut map = HashMap::new();
1118     /// assert_eq!(map.insert(37, "a"), None);
1119     /// assert_eq!(map.is_empty(), false);
1120     ///
1121     /// map.insert(37, "b");
1122     /// assert_eq!(map.insert(37, "c"), Some("b"));
1123     /// assert_eq!(map[&37], "c");
1124     /// ```
1125     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1126     pub fn insert(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V> {
1127         let hash = self.make_hash(&k);
1128         self.reserve(1);
1129
1130         let mut retval = None;
1131         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, val_ref, _, val| {
1132             retval = Some(replace(val_ref, val));
1133         });
1134         retval
1135     }
1136
1137     /// Removes a key from the map, returning the value at the key if the key
1138     /// was previously in the map.
1139     ///
1140     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1141     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1142     /// the key type.
1143     ///
1144     /// # Examples
1145     ///
1146     /// ```
1147     /// use std::collections::HashMap;
1148     ///
1149     /// let mut map = HashMap::new();
1150     /// map.insert(1, "a");
1151     /// assert_eq!(map.remove(&1), Some("a"));
1152     /// assert_eq!(map.remove(&1), None);
1153     /// ```
1154     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1155     pub fn remove<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<V>
1156         where K: Borrow<Q>, Q: Hash + Eq
1157     {
1158         if self.table.size() == 0 {
1159             return None
1160         }
1161
1162         self.search_mut(k).map(|bucket| pop_internal(bucket).1)
1163     }
1164 }
1165
1166 fn search_entry_hashed<'a, K: Eq, V>(table: &'a mut RawTable<K,V>, hash: SafeHash, k: K)
1167         -> Entry<'a, K, V>
1168 {
1169     // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
1170     let size = table.size();
1171     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
1172     let ib = probe.index();
1173
1174     loop {
1175         let bucket = match probe.peek() {
1176             Empty(bucket) => {
1177                 // Found a hole!
1178                 return Vacant(VacantEntry {
1179                     hash: hash,
1180                     key: k,
1181                     elem: NoElem(bucket),
1182                 });
1183             },
1184             Full(bucket) => bucket
1185         };
1186
1187         // hash matches?
1188         if bucket.hash() == hash {
1189             // key matches?
1190             if k == *bucket.read().0 {
1191                 return Occupied(OccupiedEntry{
1192                     elem: bucket,
1193                 });
1194             }
1195         }
1196
1197         let robin_ib = bucket.index() as isize - bucket.distance() as isize;
1198
1199         if (ib as isize) < robin_ib {
1200             // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
1201             return Vacant(VacantEntry {
1202                 hash: hash,
1203                 key: k,
1204                 elem: NeqElem(bucket, robin_ib as usize),
1205             });
1206         }
1207
1208         probe = bucket.next();
1209         assert!(probe.index() != ib + size + 1);
1210     }
1211 }
1212
1213 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1214 impl<K, V, S> PartialEq for HashMap<K, V, S>
1215     where K: Eq + Hash, V: PartialEq, S: HashState
1216 {
1217     fn eq(&self, other: &HashMap<K, V, S>) -> bool {
1218         if self.len() != other.len() { return false; }
1219
1220         self.iter().all(|(key, value)|
1221             other.get(key).map_or(false, |v| *value == *v)
1222         )
1223     }
1224 }
1225
1226 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1227 impl<K, V, S> Eq for HashMap<K, V, S>
1228     where K: Eq + Hash, V: Eq, S: HashState
1229 {}
1230
1231 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1232 impl<K, V, S> Debug for HashMap<K, V, S>
1233     where K: Eq + Hash + Debug, V: Debug, S: HashState
1234 {
1235     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1236         f.debug_map().entries(self.iter()).finish()
1237     }
1238 }
1239
1240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1241 impl<K, V, S> Default for HashMap<K, V, S>
1242     where K: Eq + Hash,
1243           S: HashState + Default,
1244 {
1245     fn default() -> HashMap<K, V, S> {
1246         HashMap::with_hash_state(Default::default())
1247     }
1248 }
1249
1250 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1251 impl<'a, K, Q: ?Sized, V, S> Index<&'a Q> for HashMap<K, V, S>
1252     where K: Eq + Hash + Borrow<Q>,
1253           Q: Eq + Hash,
1254           S: HashState,
1255 {
1256     type Output = V;
1257
1258     #[inline]
1259     fn index(&self, index: &Q) -> &V {
1260         self.get(index).expect("no entry found for key")
1261     }
1262 }
1263
1264 /// HashMap iterator.
1265 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1266 pub struct Iter<'a, K: 'a, V: 'a> {
1267     inner: table::Iter<'a, K, V>
1268 }
1269
1270 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1271 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1272 impl<'a, K, V> Clone for Iter<'a, K, V> {
1273     fn clone(&self) -> Iter<'a, K, V> {
1274         Iter {
1275             inner: self.inner.clone()
1276         }
1277     }
1278 }
1279
1280 /// HashMap mutable values iterator.
1281 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1282 pub struct IterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
1283     inner: table::IterMut<'a, K, V>
1284 }
1285
1286 /// HashMap move iterator.
1287 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1288 pub struct IntoIter<K, V> {
1289     inner: iter::Map<table::IntoIter<K, V>, fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V)>
1290 }
1291
1292 /// HashMap keys iterator.
1293 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1294 pub struct Keys<'a, K: 'a, V: 'a> {
1295     inner: Map<Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a K>
1296 }
1297
1298 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1299 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1300 impl<'a, K, V> Clone for Keys<'a, K, V> {
1301     fn clone(&self) -> Keys<'a, K, V> {
1302         Keys {
1303             inner: self.inner.clone()
1304         }
1305     }
1306 }
1307
1308 /// HashMap values iterator.
1309 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1310 pub struct Values<'a, K: 'a, V: 'a> {
1311     inner: Map<Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a V>
1312 }
1313
1314 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1315 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1316 impl<'a, K, V> Clone for Values<'a, K, V> {
1317     fn clone(&self) -> Values<'a, K, V> {
1318         Values {
1319             inner: self.inner.clone()
1320         }
1321     }
1322 }
1323
1324 /// HashMap drain iterator.
1325 #[stable(feature = "drain", since = "1.6.0")]
1326 pub struct Drain<'a, K: 'a, V: 'a> {
1327     inner: iter::Map<table::Drain<'a, K, V>, fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V)>
1328 }
1329
1330 /// A view into a single occupied location in a HashMap.
1331 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1332 pub struct OccupiedEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1333     elem: FullBucket<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1334 }
1335
1336 /// A view into a single empty location in a HashMap.
1337 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1338 pub struct VacantEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1339     hash: SafeHash,
1340     key: K,
1341     elem: VacantEntryState<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1342 }
1343
1344 /// A view into a single location in a map, which may be vacant or occupied.
1345 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1346 pub enum Entry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1347     /// An occupied Entry.
1348     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1349     Occupied(OccupiedEntry<'a, K, V>),
1350
1351     /// A vacant Entry.
1352     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1353     Vacant(VacantEntry<'a, K, V>),
1354 }
1355
1356 /// Possible states of a VacantEntry.
1357 enum VacantEntryState<K, V, M> {
1358     /// The index is occupied, but the key to insert has precedence,
1359     /// and will kick the current one out on insertion.
1360     NeqElem(FullBucket<K, V, M>, usize),
1361     /// The index is genuinely vacant.
1362     NoElem(EmptyBucket<K, V, M>),
1363 }
1364
1365 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1366 impl<'a, K, V, S> IntoIterator for &'a HashMap<K, V, S>
1367     where K: Eq + Hash, S: HashState
1368 {
1369     type Item = (&'a K, &'a V);
1370     type IntoIter = Iter<'a, K, V>;
1371
1372     fn into_iter(self) -> Iter<'a, K, V> {
1373         self.iter()
1374     }
1375 }
1376
1377 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1378 impl<'a, K, V, S> IntoIterator for &'a mut HashMap<K, V, S>
1379     where K: Eq + Hash, S: HashState
1380 {
1381     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1382     type IntoIter = IterMut<'a, K, V>;
1383
1384     fn into_iter(mut self) -> IterMut<'a, K, V> {
1385         self.iter_mut()
1386     }
1387 }
1388
1389 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1390 impl<K, V, S> IntoIterator for HashMap<K, V, S>
1391     where K: Eq + Hash, S: HashState
1392 {
1393     type Item = (K, V);
1394     type IntoIter = IntoIter<K, V>;
1395
1396     /// Creates a consuming iterator, that is, one that moves each key-value
1397     /// pair out of the map in arbitrary order. The map cannot be used after
1398     /// calling this.
1399     ///
1400     /// # Examples
1401     ///
1402     /// ```
1403     /// use std::collections::HashMap;
1404     ///
1405     /// let mut map = HashMap::new();
1406     /// map.insert("a", 1);
1407     /// map.insert("b", 2);
1408     /// map.insert("c", 3);
1409     ///
1410     /// // Not possible with .iter()
1411     /// let vec: Vec<(&str, isize)> = map.into_iter().collect();
1412     /// ```
1413     fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
1414         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
1415         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two;
1416
1417         IntoIter {
1418             inner: self.table.into_iter().map(last_two)
1419         }
1420     }
1421 }
1422
1423 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1424 impl<'a, K, V> Iterator for Iter<'a, K, V> {
1425     type Item = (&'a K, &'a V);
1426
1427     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> { self.inner.next() }
1428     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1429 }
1430 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1431 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Iter<'a, K, V> {
1432     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1433 }
1434
1435 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1436 impl<'a, K, V> Iterator for IterMut<'a, K, V> {
1437     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1438
1439     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> { self.inner.next() }
1440     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1441 }
1442 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1443 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for IterMut<'a, K, V> {
1444     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1445 }
1446
1447 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1448 impl<K, V> Iterator for IntoIter<K, V> {
1449     type Item = (K, V);
1450
1451     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1452     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1453 }
1454 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1455 impl<K, V> ExactSizeIterator for IntoIter<K, V> {
1456     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1457 }
1458
1459 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1460 impl<'a, K, V> Iterator for Keys<'a, K, V> {
1461     type Item = &'a K;
1462
1463     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K)> { self.inner.next() }
1464     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1465 }
1466 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1467 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Keys<'a, K, V> {
1468     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1469 }
1470
1471 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1472 impl<'a, K, V> Iterator for Values<'a, K, V> {
1473     type Item = &'a V;
1474
1475     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a V)> { self.inner.next() }
1476     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1477 }
1478 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1479 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Values<'a, K, V> {
1480     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1481 }
1482
1483 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1484 impl<'a, K, V> Iterator for Drain<'a, K, V> {
1485     type Item = (K, V);
1486
1487     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1488     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1489 }
1490 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1491 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Drain<'a, K, V> {
1492     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1493 }
1494
1495 impl<'a, K, V> Entry<'a, K, V> {
1496     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1497     /// Ensures a value is in the entry by inserting the default if empty, and returns
1498     /// a mutable reference to the value in the entry.
1499     pub fn or_insert(self, default: V) -> &'a mut V {
1500         match self {
1501             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
1502             Vacant(entry) => entry.insert(default),
1503         }
1504     }
1505
1506     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1507     /// Ensures a value is in the entry by inserting the result of the default function if empty,
1508     /// and returns a mutable reference to the value in the entry.
1509     pub fn or_insert_with<F: FnOnce() -> V>(self, default: F) -> &'a mut V {
1510         match self {
1511             Occupied(entry) => entry.into_mut(),
1512             Vacant(entry) => entry.insert(default()),
1513         }
1514     }
1515 }
1516
1517 impl<'a, K, V> OccupiedEntry<'a, K, V> {
1518     /// Gets a reference to the value in the entry.
1519     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1520     pub fn get(&self) -> &V {
1521         self.elem.read().1
1522     }
1523
1524     /// Gets a mutable reference to the value in the entry.
1525     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1526     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut V {
1527         self.elem.read_mut().1
1528     }
1529
1530     /// Converts the OccupiedEntry into a mutable reference to the value in the entry
1531     /// with a lifetime bound to the map itself
1532     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1533     pub fn into_mut(self) -> &'a mut V {
1534         self.elem.into_mut_refs().1
1535     }
1536
1537     /// Sets the value of the entry, and returns the entry's old value
1538     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1539     pub fn insert(&mut self, mut value: V) -> V {
1540         let old_value = self.get_mut();
1541         mem::swap(&mut value, old_value);
1542         value
1543     }
1544
1545     /// Takes the value out of the entry, and returns it
1546     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1547     pub fn remove(self) -> V {
1548         pop_internal(self.elem).1
1549     }
1550 }
1551
1552 impl<'a, K: 'a, V: 'a> VacantEntry<'a, K, V> {
1553     /// Sets the value of the entry with the VacantEntry's key,
1554     /// and returns a mutable reference to it
1555     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1556     pub fn insert(self, value: V) -> &'a mut V {
1557         match self.elem {
1558             NeqElem(bucket, ib) => {
1559                 robin_hood(bucket, ib, self.hash, self.key, value)
1560             }
1561             NoElem(bucket) => {
1562                 bucket.put(self.hash, self.key, value).into_mut_refs().1
1563             }
1564         }
1565     }
1566 }
1567
1568 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1569 impl<K, V, S> FromIterator<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1570     where K: Eq + Hash, S: HashState + Default
1571 {
1572     fn from_iter<T: IntoIterator<Item=(K, V)>>(iterable: T) -> HashMap<K, V, S> {
1573         let iter = iterable.into_iter();
1574         let lower = iter.size_hint().0;
1575         let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(lower,
1576                                                             Default::default());
1577         map.extend(iter);
1578         map
1579     }
1580 }
1581
1582 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1583 impl<K, V, S> Extend<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1584     where K: Eq + Hash, S: HashState
1585 {
1586     fn extend<T: IntoIterator<Item=(K, V)>>(&mut self, iter: T) {
1587         for (k, v) in iter {
1588             self.insert(k, v);
1589         }
1590     }
1591 }
1592
1593 #[stable(feature = "hash_extend_copy", since = "1.4.0")]
1594 impl<'a, K, V, S> Extend<(&'a K, &'a V)> for HashMap<K, V, S>
1595     where K: Eq + Hash + Copy, V: Copy, S: HashState
1596 {
1597     fn extend<T: IntoIterator<Item=(&'a K, &'a V)>>(&mut self, iter: T) {
1598         self.extend(iter.into_iter().map(|(&key, &value)| (key, value)));
1599     }
1600 }
1601
1602 /// `RandomState` is the default state for `HashMap` types.
1603 ///
1604 /// A particular instance `RandomState` will create the same instances of
1605 /// `Hasher`, but the hashers created by two different `RandomState`
1606 /// instances are unlikely to produce the same result for the same values.
1607 #[derive(Clone)]
1608 #[unstable(feature = "hashmap_hasher",
1609            reason = "hashing an hash maps may be altered",
1610            issue = "27713")]
1611 pub struct RandomState {
1612     k0: u64,
1613     k1: u64,
1614 }
1615
1616 #[unstable(feature = "hashmap_hasher",
1617            reason = "hashing an hash maps may be altered",
1618            issue = "27713")]
1619 impl RandomState {
1620     /// Constructs a new `RandomState` that is initialized with random keys.
1621     #[inline]
1622     #[allow(deprecated)] // rand
1623     pub fn new() -> RandomState {
1624         let mut r = rand::thread_rng();
1625         RandomState { k0: r.gen(), k1: r.gen() }
1626     }
1627 }
1628
1629 #[unstable(feature = "hashmap_hasher",
1630            reason = "hashing an hash maps may be altered",
1631            issue = "27713")]
1632 impl HashState for RandomState {
1633     type Hasher = SipHasher;
1634     #[inline]
1635     fn hasher(&self) -> SipHasher {
1636         SipHasher::new_with_keys(self.k0, self.k1)
1637     }
1638 }
1639
1640 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1641 impl Default for RandomState {
1642     #[inline]
1643     fn default() -> RandomState {
1644         RandomState::new()
1645     }
1646 }
1647
1648 impl<K, S, Q: ?Sized> super::Recover<Q> for HashMap<K, (), S>
1649     where K: Eq + Hash + Borrow<Q>, S: HashState, Q: Eq + Hash
1650 {
1651     type Key = K;
1652
1653     fn get(&self, key: &Q) -> Option<&K> {
1654         self.search(key).map(|bucket| bucket.into_refs().0)
1655     }
1656
1657     fn take(&mut self, key: &Q) -> Option<K> {
1658         if self.table.size() == 0 {
1659             return None
1660         }
1661
1662         self.search_mut(key).map(|bucket| pop_internal(bucket).0)
1663     }
1664
1665     fn replace(&mut self, key: K) -> Option<K> {
1666         let hash = self.make_hash(&key);
1667         self.reserve(1);
1668
1669         let mut retkey = None;
1670         self.insert_or_replace_with(hash, key, (), |key_ref, _, key, _| {
1671             retkey = Some(replace(key_ref, key));
1672         });
1673         retkey
1674     }
1675 }
1676
1677 #[cfg(test)]
1678 mod test_map {
1679     use prelude::v1::*;
1680
1681     use super::HashMap;
1682     use super::Entry::{Occupied, Vacant};
1683     use cell::RefCell;
1684     use rand::{thread_rng, Rng};
1685
1686     #[test]
1687     fn test_create_capacity_zero() {
1688         let mut m = HashMap::with_capacity(0);
1689
1690         assert!(m.insert(1, 1).is_none());
1691
1692         assert!(m.contains_key(&1));
1693         assert!(!m.contains_key(&0));
1694     }
1695
1696     #[test]
1697     fn test_insert() {
1698         let mut m = HashMap::new();
1699         assert_eq!(m.len(), 0);
1700         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1701         assert_eq!(m.len(), 1);
1702         assert!(m.insert(2, 4).is_none());
1703         assert_eq!(m.len(), 2);
1704         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1705         assert_eq!(*m.get(&2).unwrap(), 4);
1706     }
1707
1708     thread_local! { static DROP_VECTOR: RefCell<Vec<isize>> = RefCell::new(Vec::new()) }
1709
1710     #[derive(Hash, PartialEq, Eq)]
1711     struct Dropable {
1712         k: usize
1713     }
1714
1715     impl Dropable {
1716         fn new(k: usize) -> Dropable {
1717             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1718                 slot.borrow_mut()[k] += 1;
1719             });
1720
1721             Dropable { k: k }
1722         }
1723     }
1724
1725     impl Drop for Dropable {
1726         fn drop(&mut self) {
1727             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1728                 slot.borrow_mut()[self.k] -= 1;
1729             });
1730         }
1731     }
1732
1733     impl Clone for Dropable {
1734         fn clone(&self) -> Dropable {
1735             Dropable::new(self.k)
1736         }
1737     }
1738
1739     #[test]
1740     fn test_drops() {
1741         DROP_VECTOR.with(|slot| {
1742             *slot.borrow_mut() = vec![0; 200];
1743         });
1744
1745         {
1746             let mut m = HashMap::new();
1747
1748             DROP_VECTOR.with(|v| {
1749                 for i in 0..200 {
1750                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1751                 }
1752             });
1753
1754             for i in 0..100 {
1755                 let d1 = Dropable::new(i);
1756                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1757                 m.insert(d1, d2);
1758             }
1759
1760             DROP_VECTOR.with(|v| {
1761                 for i in 0..200 {
1762                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1763                 }
1764             });
1765
1766             for i in 0..50 {
1767                 let k = Dropable::new(i);
1768                 let v = m.remove(&k);
1769
1770                 assert!(v.is_some());
1771
1772                 DROP_VECTOR.with(|v| {
1773                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1774                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1775                 });
1776             }
1777
1778             DROP_VECTOR.with(|v| {
1779                 for i in 0..50 {
1780                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1781                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 0);
1782                 }
1783
1784                 for i in 50..100 {
1785                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1786                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1787                 }
1788             });
1789         }
1790
1791         DROP_VECTOR.with(|v| {
1792             for i in 0..200 {
1793                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1794             }
1795         });
1796     }
1797
1798     #[test]
1799     fn test_move_iter_drops() {
1800         DROP_VECTOR.with(|v| {
1801             *v.borrow_mut() = vec![0; 200];
1802         });
1803
1804         let hm = {
1805             let mut hm = HashMap::new();
1806
1807             DROP_VECTOR.with(|v| {
1808                 for i in 0..200 {
1809                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1810                 }
1811             });
1812
1813             for i in 0..100 {
1814                 let d1 = Dropable::new(i);
1815                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1816                 hm.insert(d1, d2);
1817             }
1818
1819             DROP_VECTOR.with(|v| {
1820                 for i in 0..200 {
1821                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1822                 }
1823             });
1824
1825             hm
1826         };
1827
1828         // By the way, ensure that cloning doesn't screw up the dropping.
1829         drop(hm.clone());
1830
1831         {
1832             let mut half = hm.into_iter().take(50);
1833
1834             DROP_VECTOR.with(|v| {
1835                 for i in 0..200 {
1836                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1837                 }
1838             });
1839
1840             for _ in half.by_ref() {}
1841
1842             DROP_VECTOR.with(|v| {
1843                 let nk = (0..100).filter(|&i| {
1844                     v.borrow()[i] == 1
1845                 }).count();
1846
1847                 let nv = (0..100).filter(|&i| {
1848                     v.borrow()[i+100] == 1
1849                 }).count();
1850
1851                 assert_eq!(nk, 50);
1852                 assert_eq!(nv, 50);
1853             });
1854         };
1855
1856         DROP_VECTOR.with(|v| {
1857             for i in 0..200 {
1858                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1859             }
1860         });
1861     }
1862
1863     #[test]
1864     fn test_empty_pop() {
1865         let mut m: HashMap<isize, bool> = HashMap::new();
1866         assert_eq!(m.remove(&0), None);
1867     }
1868
1869     #[test]
1870     fn test_lots_of_insertions() {
1871         let mut m = HashMap::new();
1872
1873         // Try this a few times to make sure we never screw up the hashmap's
1874         // internal state.
1875         for _ in 0..10 {
1876             assert!(m.is_empty());
1877
1878             for i in 1..1001 {
1879                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1880
1881                 for j in 1..i+1 {
1882                     let r = m.get(&j);
1883                     assert_eq!(r, Some(&j));
1884                 }
1885
1886                 for j in i+1..1001 {
1887                     let r = m.get(&j);
1888                     assert_eq!(r, None);
1889                 }
1890             }
1891
1892             for i in 1001..2001 {
1893                 assert!(!m.contains_key(&i));
1894             }
1895
1896             // remove forwards
1897             for i in 1..1001 {
1898                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1899
1900                 for j in 1..i+1 {
1901                     assert!(!m.contains_key(&j));
1902                 }
1903
1904                 for j in i+1..1001 {
1905                     assert!(m.contains_key(&j));
1906                 }
1907             }
1908
1909             for i in 1..1001 {
1910                 assert!(!m.contains_key(&i));
1911             }
1912
1913             for i in 1..1001 {
1914                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1915             }
1916
1917             // remove backwards
1918             for i in (1..1001).rev() {
1919                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1920
1921                 for j in i..1001 {
1922                     assert!(!m.contains_key(&j));
1923                 }
1924
1925                 for j in 1..i {
1926                     assert!(m.contains_key(&j));
1927                 }
1928             }
1929         }
1930     }
1931
1932     #[test]
1933     fn test_find_mut() {
1934         let mut m = HashMap::new();
1935         assert!(m.insert(1, 12).is_none());
1936         assert!(m.insert(2, 8).is_none());
1937         assert!(m.insert(5, 14).is_none());
1938         let new = 100;
1939         match m.get_mut(&5) {
1940             None => panic!(), Some(x) => *x = new
1941         }
1942         assert_eq!(m.get(&5), Some(&new));
1943     }
1944
1945     #[test]
1946     fn test_insert_overwrite() {
1947         let mut m = HashMap::new();
1948         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1949         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1950         assert!(!m.insert(1, 3).is_none());
1951         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 3);
1952     }
1953
1954     #[test]
1955     fn test_insert_conflicts() {
1956         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1957         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1958         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1959         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1960         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1961         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1962         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1963     }
1964
1965     #[test]
1966     fn test_conflict_remove() {
1967         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1968         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1969         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1970         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1971         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1972         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1973         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1974         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1975         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1976         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1977         assert!(m.remove(&1).is_some());
1978         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1979         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1980     }
1981
1982     #[test]
1983     fn test_is_empty() {
1984         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1985         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1986         assert!(!m.is_empty());
1987         assert!(m.remove(&1).is_some());
1988         assert!(m.is_empty());
1989     }
1990
1991     #[test]
1992     fn test_pop() {
1993         let mut m = HashMap::new();
1994         m.insert(1, 2);
1995         assert_eq!(m.remove(&1), Some(2));
1996         assert_eq!(m.remove(&1), None);
1997     }
1998
1999     #[test]
2000     fn test_iterate() {
2001         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
2002         for i in 0..32 {
2003             assert!(m.insert(i, i*2).is_none());
2004         }
2005         assert_eq!(m.len(), 32);
2006
2007         let mut observed: u32 = 0;
2008
2009         for (k, v) in &m {
2010             assert_eq!(*v, *k * 2);
2011             observed |= 1 << *k;
2012         }
2013         assert_eq!(observed, 0xFFFF_FFFF);
2014     }
2015
2016     #[test]
2017     fn test_keys() {
2018         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
2019         let map: HashMap<_, _> = vec.into_iter().collect();
2020         let keys: Vec<_> = map.keys().cloned().collect();
2021         assert_eq!(keys.len(), 3);
2022         assert!(keys.contains(&1));
2023         assert!(keys.contains(&2));
2024         assert!(keys.contains(&3));
2025     }
2026
2027     #[test]
2028     fn test_values() {
2029         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
2030         let map: HashMap<_, _> = vec.into_iter().collect();
2031         let values: Vec<_> = map.values().cloned().collect();
2032         assert_eq!(values.len(), 3);
2033         assert!(values.contains(&'a'));
2034         assert!(values.contains(&'b'));
2035         assert!(values.contains(&'c'));
2036     }
2037
2038     #[test]
2039     fn test_find() {
2040         let mut m = HashMap::new();
2041         assert!(m.get(&1).is_none());
2042         m.insert(1, 2);
2043         match m.get(&1) {
2044             None => panic!(),
2045             Some(v) => assert_eq!(*v, 2)
2046         }
2047     }
2048
2049     #[test]
2050     fn test_eq() {
2051         let mut m1 = HashMap::new();
2052         m1.insert(1, 2);
2053         m1.insert(2, 3);
2054         m1.insert(3, 4);
2055
2056         let mut m2 = HashMap::new();
2057         m2.insert(1, 2);
2058         m2.insert(2, 3);
2059
2060         assert!(m1 != m2);
2061
2062         m2.insert(3, 4);
2063
2064         assert_eq!(m1, m2);
2065     }
2066
2067     #[test]
2068     fn test_show() {
2069         let mut map = HashMap::new();
2070         let empty: HashMap<i32, i32> = HashMap::new();
2071
2072         map.insert(1, 2);
2073         map.insert(3, 4);
2074
2075         let map_str = format!("{:?}", map);
2076
2077         assert!(map_str == "{1: 2, 3: 4}" ||
2078                 map_str == "{3: 4, 1: 2}");
2079         assert_eq!(format!("{:?}", empty), "{}");
2080     }
2081
2082     #[test]
2083     fn test_expand() {
2084         let mut m = HashMap::new();
2085
2086         assert_eq!(m.len(), 0);
2087         assert!(m.is_empty());
2088
2089         let mut i = 0;
2090         let old_cap = m.table.capacity();
2091         while old_cap == m.table.capacity() {
2092             m.insert(i, i);
2093             i += 1;
2094         }
2095
2096         assert_eq!(m.len(), i);
2097         assert!(!m.is_empty());
2098     }
2099
2100     #[test]
2101     fn test_behavior_resize_policy() {
2102         let mut m = HashMap::new();
2103
2104         assert_eq!(m.len(), 0);
2105         assert_eq!(m.table.capacity(), 0);
2106         assert!(m.is_empty());
2107
2108         m.insert(0, 0);
2109         m.remove(&0);
2110         assert!(m.is_empty());
2111         let initial_cap = m.table.capacity();
2112         m.reserve(initial_cap);
2113         let cap = m.table.capacity();
2114
2115         assert_eq!(cap, initial_cap * 2);
2116
2117         let mut i = 0;
2118         for _ in 0..cap * 3 / 4 {
2119             m.insert(i, i);
2120             i += 1;
2121         }
2122         // three quarters full
2123
2124         assert_eq!(m.len(), i);
2125         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2126
2127         for _ in 0..cap / 4 {
2128             m.insert(i, i);
2129             i += 1;
2130         }
2131         // half full
2132
2133         let new_cap = m.table.capacity();
2134         assert_eq!(new_cap, cap * 2);
2135
2136         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2137             i -= 1;
2138             m.remove(&i);
2139             assert_eq!(m.table.capacity(), new_cap);
2140         }
2141         // A little more than one quarter full.
2142         m.shrink_to_fit();
2143         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2144         // again, a little more than half full
2145         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2146             i -= 1;
2147             m.remove(&i);
2148         }
2149         m.shrink_to_fit();
2150
2151         assert_eq!(m.len(), i);
2152         assert!(!m.is_empty());
2153         assert_eq!(m.table.capacity(), initial_cap);
2154     }
2155
2156     #[test]
2157     fn test_reserve_shrink_to_fit() {
2158         let mut m = HashMap::new();
2159         m.insert(0, 0);
2160         m.remove(&0);
2161         assert!(m.capacity() >= m.len());
2162         for i in 0..128 {
2163             m.insert(i, i);
2164         }
2165         m.reserve(256);
2166
2167         let usable_cap = m.capacity();
2168         for i in 128..(128 + 256) {
2169             m.insert(i, i);
2170             assert_eq!(m.capacity(), usable_cap);
2171         }
2172
2173         for i in 100..(128 + 256) {
2174             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2175         }
2176         m.shrink_to_fit();
2177
2178         assert_eq!(m.len(), 100);
2179         assert!(!m.is_empty());
2180         assert!(m.capacity() >= m.len());
2181
2182         for i in 0..100 {
2183             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2184         }
2185         m.shrink_to_fit();
2186         m.insert(0, 0);
2187
2188         assert_eq!(m.len(), 1);
2189         assert!(m.capacity() >= m.len());
2190         assert_eq!(m.remove(&0), Some(0));
2191     }
2192
2193     #[test]
2194     fn test_from_iter() {
2195         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2196
2197         let map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
2198
2199         for &(k, v) in &xs {
2200             assert_eq!(map.get(&k), Some(&v));
2201         }
2202     }
2203
2204     #[test]
2205     fn test_size_hint() {
2206         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2207
2208         let map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2209
2210         let mut iter = map.iter();
2211
2212         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2213
2214         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2215     }
2216
2217     #[test]
2218     fn test_iter_len() {
2219         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2220
2221         let map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2222
2223         let mut iter = map.iter();
2224
2225         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2226
2227         assert_eq!(iter.len(), 3);
2228     }
2229
2230     #[test]
2231     fn test_mut_size_hint() {
2232         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2233
2234         let mut map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2235
2236         let mut iter = map.iter_mut();
2237
2238         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2239
2240         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2241     }
2242
2243     #[test]
2244     fn test_iter_mut_len() {
2245         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2246
2247         let mut map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2248
2249         let mut iter = map.iter_mut();
2250
2251         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2252
2253         assert_eq!(iter.len(), 3);
2254     }
2255
2256     #[test]
2257     fn test_index() {
2258         let mut map = HashMap::new();
2259
2260         map.insert(1, 2);
2261         map.insert(2, 1);
2262         map.insert(3, 4);
2263
2264         assert_eq!(map[&2], 1);
2265     }
2266
2267     #[test]
2268     #[should_panic]
2269     fn test_index_nonexistent() {
2270         let mut map = HashMap::new();
2271
2272         map.insert(1, 2);
2273         map.insert(2, 1);
2274         map.insert(3, 4);
2275
2276         map[&4];
2277     }
2278
2279     #[test]
2280     fn test_entry(){
2281         let xs = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40), (5, 50), (6, 60)];
2282
2283         let mut map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
2284
2285         // Existing key (insert)
2286         match map.entry(1) {
2287             Vacant(_) => unreachable!(),
2288             Occupied(mut view) => {
2289                 assert_eq!(view.get(), &10);
2290                 assert_eq!(view.insert(100), 10);
2291             }
2292         }
2293         assert_eq!(map.get(&1).unwrap(), &100);
2294         assert_eq!(map.len(), 6);
2295
2296
2297         // Existing key (update)
2298         match map.entry(2) {
2299             Vacant(_) => unreachable!(),
2300             Occupied(mut view) => {
2301                 let v = view.get_mut();
2302                 let new_v = (*v) * 10;
2303                 *v = new_v;
2304             }
2305         }
2306         assert_eq!(map.get(&2).unwrap(), &200);
2307         assert_eq!(map.len(), 6);
2308
2309         // Existing key (take)
2310         match map.entry(3) {
2311             Vacant(_) => unreachable!(),
2312             Occupied(view) => {
2313                 assert_eq!(view.remove(), 30);
2314             }
2315         }
2316         assert_eq!(map.get(&3), None);
2317         assert_eq!(map.len(), 5);
2318
2319
2320         // Inexistent key (insert)
2321         match map.entry(10) {
2322             Occupied(_) => unreachable!(),
2323             Vacant(view) => {
2324                 assert_eq!(*view.insert(1000), 1000);
2325             }
2326         }
2327         assert_eq!(map.get(&10).unwrap(), &1000);
2328         assert_eq!(map.len(), 6);
2329     }
2330
2331     #[test]
2332     fn test_entry_take_doesnt_corrupt() {
2333         #![allow(deprecated)] //rand
2334         // Test for #19292
2335         fn check(m: &HashMap<isize, ()>) {
2336             for k in m.keys() {
2337                 assert!(m.contains_key(k),
2338                         "{} is in keys() but not in the map?", k);
2339             }
2340         }
2341
2342         let mut m = HashMap::new();
2343         let mut rng = thread_rng();
2344
2345         // Populate the map with some items.
2346         for _ in 0..50 {
2347             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2348             m.insert(x, ());
2349         }
2350
2351         for i in 0..1000 {
2352             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2353             match m.entry(x) {
2354                 Vacant(_) => {},
2355                 Occupied(e) => {
2356                     println!("{}: remove {}", i, x);
2357                     e.remove();
2358                 },
2359             }
2360
2361             check(&m);
2362         }
2363     }
2364
2365     #[test]
2366     fn test_extend_ref() {
2367         let mut a = HashMap::new();
2368         a.insert(1, "one");
2369         let mut b = HashMap::new();
2370         b.insert(2, "two");
2371         b.insert(3, "three");
2372
2373         a.extend(&b);
2374
2375         assert_eq!(a.len(), 3);
2376         assert_eq!(a[&1], "one");
2377         assert_eq!(a[&2], "two");
2378         assert_eq!(a[&3], "three");
2379     }
2380 }