]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libstd/collections/hash/map.rs
misc collections code cleanup
[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: usize = 5;
49 #[unstable(feature = "std_misc")]
50 pub const INITIAL_CAPACITY: usize = 1 << INITIAL_LOG2_CAP; // 2^5
51
52 /// The default behavior of HashMap implements a load factor of 90.9%.
53 /// This behavior is characterized by the following condition:
54 ///
55 /// - if size > 0.909 * capacity: grow the map
56 #[derive(Clone)]
57 struct DefaultResizePolicy;
58
59 impl DefaultResizePolicy {
60     fn new() -> DefaultResizePolicy {
61         DefaultResizePolicy
62     }
63
64     #[inline]
65     fn min_capacity(&self, usable_size: usize) -> usize {
66         // Here, we are rephrasing the logic by specifying the lower limit
67         // on capacity:
68         //
69         // - if `cap < size * 1.1`: grow the map
70         usable_size * 11 / 10
71     }
72
73     /// An inverse of `min_capacity`, approximately.
74     #[inline]
75     fn usable_capacity(&self, cap: usize) -> usize {
76         // As the number of entries approaches usable capacity,
77         // min_capacity(size) must be smaller than the internal capacity,
78         // so that the map is not resized:
79         // `min_capacity(usable_capacity(x)) <= x`.
80         // The left-hand side can only be smaller due to flooring by integer
81         // division.
82         //
83         // This doesn't have to be checked for overflow since allocation size
84         // in bytes will overflow earlier than multiplication by 10.
85         cap * 10 / 11
86     }
87 }
88
89 #[test]
90 fn test_resize_policy() {
91     use prelude::v1::*;
92     let rp = DefaultResizePolicy;
93     for n in 0u..1000 {
94         assert!(rp.min_capacity(rp.usable_capacity(n)) <= n);
95         assert!(rp.usable_capacity(rp.min_capacity(n)) <= n);
96     }
97 }
98
99 // The main performance trick in this hashmap is called Robin Hood Hashing.
100 // It gains its excellent performance from one essential operation:
101 //
102 //    If an insertion collides with an existing element, and that element's
103 //    "probe distance" (how far away the element is from its ideal location)
104 //    is higher than how far we've already probed, swap the elements.
105 //
106 // This massively lowers variance in probe distance, and allows us to get very
107 // high load factors with good performance. The 90% load factor I use is rather
108 // conservative.
109 //
110 // > Why a load factor of approximately 90%?
111 //
112 // In general, all the distances to initial buckets will converge on the mean.
113 // At a load factor of α, the odds of finding the target bucket after k
114 // probes is approximately 1-α^k. If we set this equal to 50% (since we converge
115 // on the mean) and set k=8 (64-byte cache line / 8-byte hash), α=0.92. I round
116 // this down to make the math easier on the CPU and avoid its FPU.
117 // Since on average we start the probing in the middle of a cache line, this
118 // strategy pulls in two cache lines of hashes on every lookup. I think that's
119 // pretty good, but if you want to trade off some space, it could go down to one
120 // cache line on average with an α of 0.84.
121 //
122 // > Wait, what? Where did you get 1-α^k from?
123 //
124 // On the first probe, your odds of a collision with an existing element is α.
125 // The odds of doing this twice in a row is approximately α^2. For three times,
126 // α^3, etc. Therefore, the odds of colliding k times is α^k. The odds of NOT
127 // colliding after k tries is 1-α^k.
128 //
129 // The paper from 1986 cited below mentions an implementation which keeps track
130 // of the distance-to-initial-bucket histogram. This approach is not suitable
131 // for modern architectures because it requires maintaining an internal data
132 // structure. This allows very good first guesses, but we are most concerned
133 // with guessing entire cache lines, not individual indexes. Furthermore, array
134 // accesses are no longer linear and in one direction, as we have now. There
135 // is also memory and cache pressure that this would entail that would be very
136 // difficult to properly see in a microbenchmark.
137 //
138 // ## Future Improvements (FIXME!)
139 //
140 // Allow the load factor to be changed dynamically and/or at initialization.
141 //
142 // Also, would it be possible for us to reuse storage when growing the
143 // underlying table? This is exactly the use case for 'realloc', and may
144 // be worth exploring.
145 //
146 // ## Future Optimizations (FIXME!)
147 //
148 // Another possible design choice that I made without any real reason is
149 // parameterizing the raw table over keys and values. Technically, all we need
150 // is the size and alignment of keys and values, and the code should be just as
151 // efficient (well, we might need one for power-of-two size and one for not...).
152 // This has the potential to reduce code bloat in rust executables, without
153 // really losing anything except 4 words (key size, key alignment, val size,
154 // val alignment) which can be passed in to every call of a `RawTable` function.
155 // This would definitely be an avenue worth exploring if people start complaining
156 // about the size of rust executables.
157 //
158 // Annotate exceedingly likely branches in `table::make_hash`
159 // and `search_hashed` to reduce instruction cache pressure
160 // and mispredictions once it becomes possible (blocked on issue #11092).
161 //
162 // Shrinking the table could simply reallocate in place after moving buckets
163 // to the first half.
164 //
165 // The growth algorithm (fragment of the Proof of Correctness)
166 // --------------------
167 //
168 // The growth algorithm is basically a fast path of the naive reinsertion-
169 // during-resize algorithm. Other paths should never be taken.
170 //
171 // Consider growing a robin hood hashtable of capacity n. Normally, we do this
172 // by allocating a new table of capacity `2n`, and then individually reinsert
173 // each element in the old table into the new one. This guarantees that the
174 // new table is a valid robin hood hashtable with all the desired statistical
175 // properties. Remark that the order we reinsert the elements in should not
176 // matter. For simplicity and efficiency, we will consider only linear
177 // reinsertions, which consist of reinserting all elements in the old table
178 // into the new one by increasing order of index. However we will not be
179 // starting our reinsertions from index 0 in general. If we start from index
180 // i, for the purpose of reinsertion we will consider all elements with real
181 // index j < i to have virtual index n + j.
182 //
183 // Our hash generation scheme consists of generating a 64-bit hash and
184 // truncating the most significant bits. When moving to the new table, we
185 // simply introduce a new bit to the front of the hash. Therefore, if an
186 // elements has ideal index i in the old table, it can have one of two ideal
187 // locations in the new table. If the new bit is 0, then the new ideal index
188 // is i. If the new bit is 1, then the new ideal index is n + i. Intuitively,
189 // we are producing two independent tables of size n, and for each element we
190 // independently choose which table to insert it into with equal probability.
191 // However the rather than wrapping around themselves on overflowing their
192 // indexes, the first table overflows into the first, and the first into the
193 // second. Visually, our new table will look something like:
194 //
195 // [yy_xxx_xxxx_xxx|xx_yyy_yyyy_yyy]
196 //
197 // Where x's are elements inserted into the first table, y's are elements
198 // inserted into the second, and _'s are empty sections. We now define a few
199 // key concepts that we will use later. Note that this is a very abstract
200 // perspective of the table. A real resized table would be at least half
201 // empty.
202 //
203 // Theorem: A linear robin hood reinsertion from the first ideal element
204 // produces identical results to a linear naive reinsertion from the same
205 // element.
206 //
207 // FIXME(Gankro, pczarn): review the proof and put it all in a separate doc.rs
208
209 /// A hash map implementation which uses linear probing with Robin
210 /// Hood bucket stealing.
211 ///
212 /// The hashes are all keyed by the task-local random number generator
213 /// on creation by default. This means that the ordering of the keys is
214 /// randomized, but makes the tables more resistant to
215 /// denial-of-service attacks (Hash DoS). This behaviour can be
216 /// overridden with one of the constructors.
217 ///
218 /// It is required that the keys implement the `Eq` and `Hash` traits, although
219 /// this can frequently be achieved by using `#[derive(Eq, Hash)]`.
220 ///
221 /// Relevant papers/articles:
222 ///
223 /// 1. Pedro Celis. ["Robin Hood Hashing"](https://cs.uwaterloo.ca/research/tr/1986/CS-86-14.pdf)
224 /// 2. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood
225 ///    hashing"](http://codecapsule.com/2013/11/11/robin-hood-hashing/)
226 /// 3. Emmanuel Goossaert. ["Robin Hood hashing: backward shift
227 ///    deletion"](http://codecapsule.com/2013/11/17/robin-hood-hashing-backward-shift-deletion/)
228 ///
229 /// # Example
230 ///
231 /// ```
232 /// use std::collections::HashMap;
233 ///
234 /// // type inference lets us omit an explicit type signature (which
235 /// // would be `HashMap<&str, &str>` in this example).
236 /// let mut book_reviews = HashMap::new();
237 ///
238 /// // review some books.
239 /// book_reviews.insert("Adventures of Huckleberry Finn",    "My favorite book.");
240 /// book_reviews.insert("Grimms' Fairy Tales",               "Masterpiece.");
241 /// book_reviews.insert("Pride and Prejudice",               "Very enjoyable.");
242 /// book_reviews.insert("The Adventures of Sherlock Holmes", "Eye lyked it alot.");
243 ///
244 /// // check for a specific one.
245 /// if !book_reviews.contains_key(&("Les Misérables")) {
246 ///     println!("We've got {} reviews, but Les Misérables ain't one.",
247 ///              book_reviews.len());
248 /// }
249 ///
250 /// // oops, this review has a lot of spelling mistakes, let's delete it.
251 /// book_reviews.remove(&("The Adventures of Sherlock Holmes"));
252 ///
253 /// // look up the values associated with some keys.
254 /// let to_find = ["Pride and Prejudice", "Alice's Adventure in Wonderland"];
255 /// for book in to_find.iter() {
256 ///     match book_reviews.get(book) {
257 ///         Some(review) => println!("{}: {}", *book, *review),
258 ///         None => println!("{} is unreviewed.", *book)
259 ///     }
260 /// }
261 ///
262 /// // iterate over everything.
263 /// for (book, review) in book_reviews.iter() {
264 ///     println!("{}: \"{}\"", *book, *review);
265 /// }
266 /// ```
267 ///
268 /// The easiest way to use `HashMap` with a custom type as key is to derive `Eq` and `Hash`.
269 /// We must also derive `PartialEq`.
270 ///
271 /// ```
272 /// use std::collections::HashMap;
273 ///
274 /// #[derive(Hash, Eq, PartialEq, Debug)]
275 /// struct Viking {
276 ///     name: String,
277 ///     country: String,
278 /// }
279 ///
280 /// impl Viking {
281 ///     /// Create a new Viking.
282 ///     fn new(name: &str, country: &str) -> Viking {
283 ///         Viking { name: name.to_string(), country: country.to_string() }
284 ///     }
285 /// }
286 ///
287 /// // Use a HashMap to store the vikings' health points.
288 /// let mut vikings = HashMap::new();
289 ///
290 /// vikings.insert(Viking::new("Einar", "Norway"), 25u);
291 /// vikings.insert(Viking::new("Olaf", "Denmark"), 24u);
292 /// vikings.insert(Viking::new("Harald", "Iceland"), 12u);
293 ///
294 /// // Use derived implementation to print the status of the vikings.
295 /// for (viking, health) in vikings.iter() {
296 ///     println!("{:?} has {} hp", viking, health);
297 /// }
298 /// ```
299 #[derive(Clone)]
300 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
301 pub struct HashMap<K, V, S = RandomState> {
302     // All hashes are keyed on these values, to prevent hash collision attacks.
303     hash_state: S,
304
305     table: RawTable<K, V>,
306
307     resize_policy: DefaultResizePolicy,
308 }
309
310 /// Search for a pre-hashed key.
311 fn search_hashed<K, V, M, F>(table: M,
312                              hash: SafeHash,
313                              mut is_match: F)
314                              -> SearchResult<K, V, M> where
315     M: Deref<Target=RawTable<K, V>>,
316     F: FnMut(&K) -> bool,
317 {
318     let size = table.size();
319     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
320     let ib = probe.index();
321
322     while probe.index() != ib + size {
323         let full = match probe.peek() {
324             Empty(b) => return TableRef(b.into_table()), // hit an empty bucket
325             Full(b) => b
326         };
327
328         if full.distance() + ib < full.index() {
329             // We can finish the search early if we hit any bucket
330             // with a lower distance to initial bucket than we've probed.
331             return TableRef(full.into_table());
332         }
333
334         // If the hash doesn't match, it can't be this one..
335         if hash == full.hash() {
336             // If the key doesn't match, it can't be this one..
337             if is_match(full.read().0) {
338                 return FoundExisting(full);
339             }
340         }
341
342         probe = full.next();
343     }
344
345     TableRef(probe.into_table())
346 }
347
348 fn pop_internal<K, V>(starting_bucket: FullBucketMut<K, V>) -> (K, V) {
349     let (empty, retkey, retval) = starting_bucket.take();
350     let mut gap = match empty.gap_peek() {
351         Some(b) => b,
352         None => return (retkey, retval)
353     };
354
355     while gap.full().distance() != 0 {
356         gap = match gap.shift() {
357             Some(b) => b,
358             None => break
359         };
360     }
361
362     // Now we've done all our shifting. Return the value we grabbed earlier.
363     (retkey, retval)
364 }
365
366 /// Perform robin hood bucket stealing at the given `bucket`. You must
367 /// also pass the position of that bucket's initial bucket so we don't have
368 /// to recalculate it.
369 ///
370 /// `hash`, `k`, and `v` are the elements to "robin hood" into the hashtable.
371 fn robin_hood<'a, K: 'a, V: 'a>(mut bucket: FullBucketMut<'a, K, V>,
372                         mut ib: usize,
373                         mut hash: SafeHash,
374                         mut k: K,
375                         mut v: V)
376                         -> &'a mut V {
377     let starting_index = bucket.index();
378     let size = {
379         let table = bucket.table(); // FIXME "lifetime too short".
380         table.size()
381     };
382     // There can be at most `size - dib` buckets to displace, because
383     // in the worst case, there are `size` elements and we already are
384     // `distance` buckets away from the initial one.
385     let idx_end = starting_index + size - bucket.distance();
386
387     loop {
388         let (old_hash, old_key, old_val) = bucket.replace(hash, k, v);
389         loop {
390             let probe = bucket.next();
391             assert!(probe.index() != idx_end);
392
393             let full_bucket = match probe.peek() {
394                 Empty(bucket) => {
395                     // Found a hole!
396                     let b = bucket.put(old_hash, old_key, old_val);
397                     // Now that it's stolen, just read the value's pointer
398                     // right out of the table!
399                     return Bucket::at_index(b.into_table(), starting_index)
400                                .peek()
401                                .expect_full()
402                                .into_mut_refs()
403                                .1;
404                 },
405                 Full(bucket) => bucket
406             };
407
408             let probe_ib = full_bucket.index() - full_bucket.distance();
409
410             bucket = full_bucket;
411
412             // Robin hood! Steal the spot.
413             if ib < probe_ib {
414                 ib = probe_ib;
415                 hash = old_hash;
416                 k = old_key;
417                 v = old_val;
418                 break;
419             }
420         }
421     }
422 }
423
424 /// A result that works like Option<FullBucket<..>> but preserves
425 /// the reference that grants us access to the table in any case.
426 enum SearchResult<K, V, M> {
427     // This is an entry that holds the given key:
428     FoundExisting(FullBucket<K, V, M>),
429
430     // There was no such entry. The reference is given back:
431     TableRef(M)
432 }
433
434 impl<K, V, M> SearchResult<K, V, M> {
435     fn into_option(self) -> Option<FullBucket<K, V, M>> {
436         match self {
437             FoundExisting(bucket) => Some(bucket),
438             TableRef(_) => None
439         }
440     }
441 }
442
443 impl<K, V, S, H> HashMap<K, V, S>
444     where K: Eq + Hash<H>,
445           S: HashState<Hasher=H>,
446           H: hash::Hasher<Output=u64>
447 {
448     fn make_hash<X: ?Sized>(&self, x: &X) -> SafeHash where X: Hash<H> {
449         table::make_hash(&self.hash_state, x)
450     }
451
452     /// Search for a key, yielding the index if it's found in the hashtable.
453     /// If you already have the hash for the key lying around, use
454     /// search_hashed.
455     fn search<'a, Q: ?Sized>(&'a self, q: &Q) -> Option<FullBucketImm<'a, K, V>>
456         where Q: BorrowFrom<K> + Eq + Hash<H>
457     {
458         let hash = self.make_hash(q);
459         search_hashed(&self.table, hash, |k| q.eq(BorrowFrom::borrow_from(k)))
460             .into_option()
461     }
462
463     fn search_mut<'a, Q: ?Sized>(&'a mut self, q: &Q) -> Option<FullBucketMut<'a, K, V>>
464         where Q: BorrowFrom<K> + Eq + Hash<H>
465     {
466         let hash = self.make_hash(q);
467         search_hashed(&mut self.table, hash, |k| q.eq(BorrowFrom::borrow_from(k)))
468             .into_option()
469     }
470
471     // The caller should ensure that invariants by Robin Hood Hashing hold.
472     fn insert_hashed_ordered(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) {
473         let cap = self.table.capacity();
474         let mut buckets = Bucket::new(&mut self.table, hash);
475         let ib = buckets.index();
476
477         while buckets.index() != ib + cap {
478             // We don't need to compare hashes for value swap.
479             // Not even DIBs for Robin Hood.
480             buckets = match buckets.peek() {
481                 Empty(empty) => {
482                     empty.put(hash, k, v);
483                     return;
484                 }
485                 Full(b) => b.into_bucket()
486             };
487             buckets.next();
488         }
489         panic!("Internal HashMap error: Out of space.");
490     }
491 }
492
493 impl<K: Hash<Hasher> + Eq, V> HashMap<K, V, RandomState> {
494     /// Create an empty HashMap.
495     ///
496     /// # Example
497     ///
498     /// ```
499     /// use std::collections::HashMap;
500     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::new();
501     /// ```
502     #[inline]
503     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
504     pub fn new() -> HashMap<K, V, RandomState> {
505         Default::default()
506     }
507
508     /// Creates an empty hash map with the given initial capacity.
509     ///
510     /// # Example
511     ///
512     /// ```
513     /// use std::collections::HashMap;
514     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::with_capacity(10);
515     /// ```
516     #[inline]
517     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
518     pub fn with_capacity(capacity: usize) -> HashMap<K, V, RandomState> {
519         HashMap::with_capacity_and_hash_state(capacity, Default::default())
520     }
521 }
522
523 impl<K, V, S, H> HashMap<K, V, S>
524     where K: Eq + Hash<H>,
525           S: HashState<Hasher=H>,
526           H: hash::Hasher<Output=u64>
527 {
528     /// Creates an empty hashmap which will use the given hasher to hash keys.
529     ///
530     /// The creates map has the default initial capacity.
531     ///
532     /// # Example
533     ///
534     /// ```
535     /// use std::collections::HashMap;
536     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
537     ///
538     /// let s = RandomState::new();
539     /// let mut map = HashMap::with_hash_state(s);
540     /// map.insert(1, 2u);
541     /// ```
542     #[inline]
543     #[unstable(feature = "std_misc", reason = "hasher stuff is unclear")]
544     pub fn with_hash_state(hash_state: S) -> HashMap<K, V, S> {
545         HashMap {
546             hash_state:    hash_state,
547             resize_policy: DefaultResizePolicy::new(),
548             table:         RawTable::new(0),
549         }
550     }
551
552     /// Create an empty HashMap with space for at least `capacity`
553     /// elements, using `hasher` to hash the keys.
554     ///
555     /// Warning: `hasher` is normally randomly generated, and
556     /// is designed to allow HashMaps to be resistant to attacks that
557     /// cause many collisions and very poor performance. Setting it
558     /// manually using this function can expose a DoS attack vector.
559     ///
560     /// # Example
561     ///
562     /// ```
563     /// use std::collections::HashMap;
564     /// use std::collections::hash_map::RandomState;
565     ///
566     /// let s = RandomState::new();
567     /// let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(10, s);
568     /// map.insert(1, 2u);
569     /// ```
570     #[inline]
571     #[unstable(feature = "std_misc", reason = "hasher stuff is unclear")]
572     pub fn with_capacity_and_hash_state(capacity: usize, hash_state: S)
573                                         -> HashMap<K, V, S> {
574         let resize_policy = DefaultResizePolicy::new();
575         let min_cap = max(INITIAL_CAPACITY, resize_policy.min_capacity(capacity));
576         let internal_cap = min_cap.checked_next_power_of_two().expect("capacity overflow");
577         assert!(internal_cap >= capacity, "capacity overflow");
578         HashMap {
579             hash_state:    hash_state,
580             resize_policy: resize_policy,
581             table:         RawTable::new(internal_cap),
582         }
583     }
584
585     /// Returns the number of elements the map can hold without reallocating.
586     ///
587     /// # Example
588     ///
589     /// ```
590     /// use std::collections::HashMap;
591     /// let map: HashMap<int, int> = HashMap::with_capacity(100);
592     /// assert!(map.capacity() >= 100);
593     /// ```
594     #[inline]
595     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
596     pub fn capacity(&self) -> usize {
597         self.resize_policy.usable_capacity(self.table.capacity())
598     }
599
600     /// Reserves capacity for at least `additional` more elements to be inserted
601     /// in the `HashMap`. The collection may reserve more space to avoid
602     /// frequent reallocations.
603     ///
604     /// # Panics
605     ///
606     /// Panics if the new allocation size overflows `usize`.
607     ///
608     /// # Example
609     ///
610     /// ```
611     /// use std::collections::HashMap;
612     /// let mut map: HashMap<&str, int> = HashMap::new();
613     /// map.reserve(10);
614     /// ```
615     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
616     pub fn reserve(&mut self, additional: usize) {
617         let new_size = self.len().checked_add(additional).expect("capacity overflow");
618         let min_cap = self.resize_policy.min_capacity(new_size);
619
620         // An invalid value shouldn't make us run out of space. This includes
621         // an overflow check.
622         assert!(new_size <= min_cap);
623
624         if self.table.capacity() < min_cap {
625             let new_capacity = max(min_cap.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
626             self.resize(new_capacity);
627         }
628     }
629
630     /// Resizes the internal vectors to a new capacity. It's your responsibility to:
631     ///   1) Make sure the new capacity is enough for all the elements, accounting
632     ///      for the load factor.
633     ///   2) Ensure new_capacity is a power of two or zero.
634     fn resize(&mut self, new_capacity: usize) {
635         assert!(self.table.size() <= new_capacity);
636         assert!(new_capacity.is_power_of_two() || new_capacity == 0);
637
638         let mut old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(new_capacity));
639         let old_size = old_table.size();
640
641         if old_table.capacity() == 0 || old_table.size() == 0 {
642             return;
643         }
644
645         // Grow the table.
646         // Specialization of the other branch.
647         let mut bucket = Bucket::first(&mut old_table);
648
649         // "So a few of the first shall be last: for many be called,
650         // but few chosen."
651         //
652         // We'll most likely encounter a few buckets at the beginning that
653         // have their initial buckets near the end of the table. They were
654         // placed at the beginning as the probe wrapped around the table
655         // during insertion. We must skip forward to a bucket that won't
656         // get reinserted too early and won't unfairly steal others spot.
657         // This eliminates the need for robin hood.
658         loop {
659             bucket = match bucket.peek() {
660                 Full(full) => {
661                     if full.distance() == 0 {
662                         // This bucket occupies its ideal spot.
663                         // It indicates the start of another "cluster".
664                         bucket = full.into_bucket();
665                         break;
666                     }
667                     // Leaving this bucket in the last cluster for later.
668                     full.into_bucket()
669                 }
670                 Empty(b) => {
671                     // Encountered a hole between clusters.
672                     b.into_bucket()
673                 }
674             };
675             bucket.next();
676         }
677
678         // This is how the buckets might be laid out in memory:
679         // ($ marks an initialized bucket)
680         //  ________________
681         // |$$$_$$$$$$_$$$$$|
682         //
683         // But we've skipped the entire initial cluster of buckets
684         // and will continue iteration in this order:
685         //  ________________
686         //     |$$$$$$_$$$$$
687         //                  ^ wrap around once end is reached
688         //  ________________
689         //  $$$_____________|
690         //    ^ exit once table.size == 0
691         loop {
692             bucket = match bucket.peek() {
693                 Full(bucket) => {
694                     let h = bucket.hash();
695                     let (b, k, v) = bucket.take();
696                     self.insert_hashed_ordered(h, k, v);
697                     {
698                         let t = b.table(); // FIXME "lifetime too short".
699                         if t.size() == 0 { break }
700                     };
701                     b.into_bucket()
702                 }
703                 Empty(b) => b.into_bucket()
704             };
705             bucket.next();
706         }
707
708         assert_eq!(self.table.size(), old_size);
709     }
710
711     /// Shrinks the capacity of the map as much as possible. It will drop
712     /// down as much as possible while maintaining the internal rules
713     /// and possibly leaving some space in accordance with the resize policy.
714     ///
715     /// # Example
716     ///
717     /// ```
718     /// use std::collections::HashMap;
719     ///
720     /// let mut map: HashMap<int, int> = HashMap::with_capacity(100);
721     /// map.insert(1, 2);
722     /// map.insert(3, 4);
723     /// assert!(map.capacity() >= 100);
724     /// map.shrink_to_fit();
725     /// assert!(map.capacity() >= 2);
726     /// ```
727     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
728     pub fn shrink_to_fit(&mut self) {
729         let min_capacity = self.resize_policy.min_capacity(self.len());
730         let min_capacity = max(min_capacity.next_power_of_two(), INITIAL_CAPACITY);
731
732         // An invalid value shouldn't make us run out of space.
733         debug_assert!(self.len() <= min_capacity);
734
735         if self.table.capacity() != min_capacity {
736             let old_table = replace(&mut self.table, RawTable::new(min_capacity));
737             let old_size = old_table.size();
738
739             // Shrink the table. Naive algorithm for resizing:
740             for (h, k, v) in old_table.into_iter() {
741                 self.insert_hashed_nocheck(h, k, v);
742             }
743
744             debug_assert_eq!(self.table.size(), old_size);
745         }
746     }
747
748     /// Insert a pre-hashed key-value pair, without first checking
749     /// that there's enough room in the buckets. Returns a reference to the
750     /// newly insert value.
751     ///
752     /// If the key already exists, the hashtable will be returned untouched
753     /// and a reference to the existing element will be returned.
754     fn insert_hashed_nocheck(&mut self, hash: SafeHash, k: K, v: V) -> &mut V {
755         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, _, _| ())
756     }
757
758     fn insert_or_replace_with<'a, F>(&'a mut self,
759                                      hash: SafeHash,
760                                      k: K,
761                                      v: V,
762                                      mut found_existing: F)
763                                      -> &'a mut V where
764         F: FnMut(&mut K, &mut V, V),
765     {
766         // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
767         let size = self.table.size();
768         let mut probe = Bucket::new(&mut self.table, hash);
769         let ib = probe.index();
770
771         loop {
772             let mut bucket = match probe.peek() {
773                 Empty(bucket) => {
774                     // Found a hole!
775                     return bucket.put(hash, k, v).into_mut_refs().1;
776                 }
777                 Full(bucket) => bucket
778             };
779
780             // hash matches?
781             if bucket.hash() == hash {
782                 // key matches?
783                 if k == *bucket.read_mut().0 {
784                     let (bucket_k, bucket_v) = bucket.into_mut_refs();
785                     debug_assert!(k == *bucket_k);
786                     // Key already exists. Get its reference.
787                     found_existing(bucket_k, bucket_v, v);
788                     return bucket_v;
789                 }
790             }
791
792             let robin_ib = bucket.index() as int - bucket.distance() as int;
793
794             if (ib as int) < robin_ib {
795                 // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
796                 return robin_hood(bucket, robin_ib as usize, hash, k, v);
797             }
798
799             probe = bucket.next();
800             assert!(probe.index() != ib + size + 1);
801         }
802     }
803
804     /// An iterator visiting all keys in arbitrary order.
805     /// Iterator element type is `&'a K`.
806     ///
807     /// # Example
808     ///
809     /// ```
810     /// use std::collections::HashMap;
811     ///
812     /// let mut map = HashMap::new();
813     /// map.insert("a", 1);
814     /// map.insert("b", 2);
815     /// map.insert("c", 3);
816     ///
817     /// for key in map.keys() {
818     ///     println!("{}", key);
819     /// }
820     /// ```
821     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
822     pub fn keys<'a>(&'a self) -> Keys<'a, K, V> {
823         fn first<A, B>((a, _): (A, B)) -> A { a }
824         let first: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a K = first; // coerce to fn ptr
825
826         Keys { inner: self.iter().map(first) }
827     }
828
829     /// An iterator visiting all values in arbitrary order.
830     /// Iterator element type is `&'a V`.
831     ///
832     /// # Example
833     ///
834     /// ```
835     /// use std::collections::HashMap;
836     ///
837     /// let mut map = HashMap::new();
838     /// map.insert("a", 1);
839     /// map.insert("b", 2);
840     /// map.insert("c", 3);
841     ///
842     /// for val in map.values() {
843     ///     println!("{}", val);
844     /// }
845     /// ```
846     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
847     pub fn values<'a>(&'a self) -> Values<'a, K, V> {
848         fn second<A, B>((_, b): (A, B)) -> B { b }
849         let second: fn((&'a K,&'a V)) -> &'a V = second; // coerce to fn ptr
850
851         Values { inner: self.iter().map(second) }
852     }
853
854     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order.
855     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a V)`.
856     ///
857     /// # Example
858     ///
859     /// ```
860     /// use std::collections::HashMap;
861     ///
862     /// let mut map = HashMap::new();
863     /// map.insert("a", 1);
864     /// map.insert("b", 2);
865     /// map.insert("c", 3);
866     ///
867     /// for (key, val) in map.iter() {
868     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
869     /// }
870     /// ```
871     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
872     pub fn iter(&self) -> Iter<K, V> {
873         Iter { inner: self.table.iter() }
874     }
875
876     /// An iterator visiting all key-value pairs in arbitrary order,
877     /// with mutable references to the values.
878     /// Iterator element type is `(&'a K, &'a mut V)`.
879     ///
880     /// # Example
881     ///
882     /// ```
883     /// use std::collections::HashMap;
884     ///
885     /// let mut map = HashMap::new();
886     /// map.insert("a", 1);
887     /// map.insert("b", 2);
888     /// map.insert("c", 3);
889     ///
890     /// // Update all values
891     /// for (_, val) in map.iter_mut() {
892     ///     *val *= 2;
893     /// }
894     ///
895     /// for (key, val) in map.iter() {
896     ///     println!("key: {} val: {}", key, val);
897     /// }
898     /// ```
899     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
900     pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<K, V> {
901         IterMut { inner: self.table.iter_mut() }
902     }
903
904     /// Creates a consuming iterator, that is, one that moves each key-value
905     /// pair out of the map in arbitrary order. The map cannot be used after
906     /// calling this.
907     ///
908     /// # Example
909     ///
910     /// ```
911     /// use std::collections::HashMap;
912     ///
913     /// let mut map = HashMap::new();
914     /// map.insert("a", 1);
915     /// map.insert("b", 2);
916     /// map.insert("c", 3);
917     ///
918     /// // Not possible with .iter()
919     /// let vec: Vec<(&str, int)> = map.into_iter().collect();
920     /// ```
921     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
922     pub fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
923         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
924         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two;
925
926         IntoIter {
927             inner: self.table.into_iter().map(last_two)
928         }
929     }
930
931     /// Gets the given key's corresponding entry in the map for in-place manipulation.
932     #[unstable(feature = "std_misc",
933                reason = "precise API still being fleshed out")]
934     pub fn entry<'a>(&'a mut self, key: K) -> Entry<'a, K, V>
935     {
936         // Gotta resize now.
937         self.reserve(1);
938
939         let hash = self.make_hash(&key);
940         search_entry_hashed(&mut self.table, hash, key)
941     }
942
943     /// Returns the number of elements in the map.
944     ///
945     /// # Example
946     ///
947     /// ```
948     /// use std::collections::HashMap;
949     ///
950     /// let mut a = HashMap::new();
951     /// assert_eq!(a.len(), 0);
952     /// a.insert(1u, "a");
953     /// assert_eq!(a.len(), 1);
954     /// ```
955     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
956     pub fn len(&self) -> usize { self.table.size() }
957
958     /// Returns true if the map contains no elements.
959     ///
960     /// # Example
961     ///
962     /// ```
963     /// use std::collections::HashMap;
964     ///
965     /// let mut a = HashMap::new();
966     /// assert!(a.is_empty());
967     /// a.insert(1u, "a");
968     /// assert!(!a.is_empty());
969     /// ```
970     #[inline]
971     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
972     pub fn is_empty(&self) -> bool { self.len() == 0 }
973
974     /// Clears the map, returning all key-value pairs as an iterator. Keeps the
975     /// allocated memory for reuse.
976     ///
977     /// # Example
978     ///
979     /// ```
980     /// use std::collections::HashMap;
981     ///
982     /// let mut a = HashMap::new();
983     /// a.insert(1u, "a");
984     /// a.insert(2u, "b");
985     ///
986     /// for (k, v) in a.drain().take(1) {
987     ///     assert!(k == 1 || k == 2);
988     ///     assert!(v == "a" || v == "b");
989     /// }
990     ///
991     /// assert!(a.is_empty());
992     /// ```
993     #[inline]
994     #[unstable(feature = "std_misc",
995                reason = "matches collection reform specification, waiting for dust to settle")]
996     pub fn drain(&mut self) -> Drain<K, V> {
997         fn last_two<A, B, C>((_, b, c): (A, B, C)) -> (B, C) { (b, c) }
998         let last_two: fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V) = last_two; // coerce to fn pointer
999
1000         Drain {
1001             inner: self.table.drain().map(last_two),
1002         }
1003     }
1004
1005     /// Clears the map, removing all key-value pairs. Keeps the allocated memory
1006     /// for reuse.
1007     ///
1008     /// # Example
1009     ///
1010     /// ```
1011     /// use std::collections::HashMap;
1012     ///
1013     /// let mut a = HashMap::new();
1014     /// a.insert(1u, "a");
1015     /// a.clear();
1016     /// assert!(a.is_empty());
1017     /// ```
1018     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1019     #[inline]
1020     pub fn clear(&mut self) {
1021         self.drain();
1022     }
1023
1024     /// Returns a reference to the value corresponding to the key.
1025     ///
1026     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1027     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1028     /// the key type.
1029     ///
1030     /// # Example
1031     ///
1032     /// ```
1033     /// use std::collections::HashMap;
1034     ///
1035     /// let mut map = HashMap::new();
1036     /// map.insert(1u, "a");
1037     /// assert_eq!(map.get(&1), Some(&"a"));
1038     /// assert_eq!(map.get(&2), None);
1039     /// ```
1040     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1041     pub fn get<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<&V>
1042         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1043     {
1044         self.search(k).map(|bucket| bucket.into_refs().1)
1045     }
1046
1047     /// Returns true if the map contains a value for the specified key.
1048     ///
1049     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1050     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1051     /// the key type.
1052     ///
1053     /// # Example
1054     ///
1055     /// ```
1056     /// use std::collections::HashMap;
1057     ///
1058     /// let mut map = HashMap::new();
1059     /// map.insert(1u, "a");
1060     /// assert_eq!(map.contains_key(&1), true);
1061     /// assert_eq!(map.contains_key(&2), false);
1062     /// ```
1063     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1064     pub fn contains_key<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> bool
1065         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1066     {
1067         self.search(k).is_some()
1068     }
1069
1070     /// Returns a mutable reference to the value corresponding to the key.
1071     ///
1072     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1073     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1074     /// the key type.
1075     ///
1076     /// # Example
1077     ///
1078     /// ```
1079     /// use std::collections::HashMap;
1080     ///
1081     /// let mut map = HashMap::new();
1082     /// map.insert(1u, "a");
1083     /// match map.get_mut(&1) {
1084     ///     Some(x) => *x = "b",
1085     ///     None => (),
1086     /// }
1087     /// assert_eq!(map[1], "b");
1088     /// ```
1089     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1090     pub fn get_mut<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<&mut V>
1091         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1092     {
1093         self.search_mut(k).map(|bucket| bucket.into_mut_refs().1)
1094     }
1095
1096     /// Inserts a key-value pair from the map. If the key already had a value
1097     /// present in the map, that value is returned. Otherwise, `None` is returned.
1098     ///
1099     /// # Example
1100     ///
1101     /// ```
1102     /// use std::collections::HashMap;
1103     ///
1104     /// let mut map = HashMap::new();
1105     /// assert_eq!(map.insert(37u, "a"), None);
1106     /// assert_eq!(map.is_empty(), false);
1107     ///
1108     /// map.insert(37, "b");
1109     /// assert_eq!(map.insert(37, "c"), Some("b"));
1110     /// assert_eq!(map[37], "c");
1111     /// ```
1112     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1113     pub fn insert(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V> {
1114         let hash = self.make_hash(&k);
1115         self.reserve(1);
1116
1117         let mut retval = None;
1118         self.insert_or_replace_with(hash, k, v, |_, val_ref, val| {
1119             retval = Some(replace(val_ref, val));
1120         });
1121         retval
1122     }
1123
1124     /// Removes a key from the map, returning the value at the key if the key
1125     /// was previously in the map.
1126     ///
1127     /// The key may be any borrowed form of the map's key type, but
1128     /// `Hash` and `Eq` on the borrowed form *must* match those for
1129     /// the key type.
1130     ///
1131     /// # Example
1132     ///
1133     /// ```
1134     /// use std::collections::HashMap;
1135     ///
1136     /// let mut map = HashMap::new();
1137     /// map.insert(1u, "a");
1138     /// assert_eq!(map.remove(&1), Some("a"));
1139     /// assert_eq!(map.remove(&1), None);
1140     /// ```
1141     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1142     pub fn remove<Q: ?Sized>(&mut self, k: &Q) -> Option<V>
1143         where Q: Hash<H> + Eq + BorrowFrom<K>
1144     {
1145         if self.table.size() == 0 {
1146             return None
1147         }
1148
1149         self.search_mut(k).map(|bucket| pop_internal(bucket).1)
1150     }
1151 }
1152
1153 fn search_entry_hashed<'a, K: Eq, V>(table: &'a mut RawTable<K,V>, hash: SafeHash, k: K)
1154         -> Entry<'a, K, V>
1155 {
1156     // Worst case, we'll find one empty bucket among `size + 1` buckets.
1157     let size = table.size();
1158     let mut probe = Bucket::new(table, hash);
1159     let ib = probe.index();
1160
1161     loop {
1162         let bucket = match probe.peek() {
1163             Empty(bucket) => {
1164                 // Found a hole!
1165                 return Vacant(VacantEntry {
1166                     hash: hash,
1167                     key: k,
1168                     elem: NoElem(bucket),
1169                 });
1170             },
1171             Full(bucket) => bucket
1172         };
1173
1174         // hash matches?
1175         if bucket.hash() == hash {
1176             // key matches?
1177             if k == *bucket.read().0 {
1178                 return Occupied(OccupiedEntry{
1179                     elem: bucket,
1180                 });
1181             }
1182         }
1183
1184         let robin_ib = bucket.index() as int - bucket.distance() as int;
1185
1186         if (ib as int) < robin_ib {
1187             // Found a luckier bucket than me. Better steal his spot.
1188             return Vacant(VacantEntry {
1189                 hash: hash,
1190                 key: k,
1191                 elem: NeqElem(bucket, robin_ib as usize),
1192             });
1193         }
1194
1195         probe = bucket.next();
1196         assert!(probe.index() != ib + size + 1);
1197     }
1198 }
1199
1200 impl<K, V, S, H> PartialEq for HashMap<K, V, S>
1201     where K: Eq + Hash<H>, V: PartialEq,
1202           S: HashState<Hasher=H>,
1203           H: hash::Hasher<Output=u64>
1204 {
1205     fn eq(&self, other: &HashMap<K, V, S>) -> bool {
1206         if self.len() != other.len() { return false; }
1207
1208         self.iter().all(|(key, value)|
1209             other.get(key).map_or(false, |v| *value == *v)
1210         )
1211     }
1212 }
1213
1214 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1215 impl<K, V, S, H> Eq for HashMap<K, V, S>
1216     where K: Eq + Hash<H>, V: Eq,
1217           S: HashState<Hasher=H>,
1218           H: hash::Hasher<Output=u64>
1219 {}
1220
1221 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1222 impl<K, V, S, H> Debug for HashMap<K, V, S>
1223     where K: Eq + Hash<H> + Debug, V: Debug,
1224           S: HashState<Hasher=H>,
1225           H: hash::Hasher<Output=u64>
1226 {
1227     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1228         try!(write!(f, "HashMap {{"));
1229
1230         for (i, (k, v)) in self.iter().enumerate() {
1231             if i != 0 { try!(write!(f, ", ")); }
1232             try!(write!(f, "{:?}: {:?}", *k, *v));
1233         }
1234
1235         write!(f, "}}")
1236     }
1237 }
1238
1239 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1240 impl<K, V, S, H> Default for HashMap<K, V, S>
1241     where K: Eq + Hash<H>,
1242           S: HashState<Hasher=H> + Default,
1243           H: hash::Hasher<Output=u64>
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<K, Q: ?Sized, V, S, H> Index<Q> for HashMap<K, V, S>
1252     where K: Eq + Hash<H>,
1253           Q: Eq + Hash<H> + BorrowFrom<K>,
1254           S: HashState<Hasher=H>,
1255           H: hash::Hasher<Output=u64>
1256 {
1257     type Output = V;
1258
1259     #[inline]
1260     fn index<'a>(&'a self, index: &Q) -> &'a V {
1261         self.get(index).expect("no entry found for key")
1262     }
1263 }
1264
1265 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1266 impl<K, V, S, H, Q: ?Sized> IndexMut<Q> for HashMap<K, V, S>
1267     where K: Eq + Hash<H>,
1268           Q: Eq + Hash<H> + BorrowFrom<K>,
1269           S: HashState<Hasher=H>,
1270           H: hash::Hasher<Output=u64>
1271 {
1272     type Output = V;
1273
1274     #[inline]
1275     fn index_mut<'a>(&'a mut self, index: &Q) -> &'a mut V {
1276         self.get_mut(index).expect("no entry found for key")
1277     }
1278 }
1279
1280 /// HashMap iterator.
1281 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1282 pub struct Iter<'a, K: 'a, V: 'a> {
1283     inner: table::Iter<'a, K, V>
1284 }
1285
1286 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1287 impl<'a, K, V> Clone for Iter<'a, K, V> {
1288     fn clone(&self) -> Iter<'a, K, V> {
1289         Iter {
1290             inner: self.inner.clone()
1291         }
1292     }
1293 }
1294
1295 /// HashMap mutable values iterator.
1296 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1297 pub struct IterMut<'a, K: 'a, V: 'a> {
1298     inner: table::IterMut<'a, K, V>
1299 }
1300
1301 /// HashMap move iterator.
1302 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1303 pub struct IntoIter<K, V> {
1304     inner: iter::Map<table::IntoIter<K, V>, fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V)>
1305 }
1306
1307 /// HashMap keys iterator.
1308 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1309 pub struct Keys<'a, K: 'a, V: 'a> {
1310     inner: Map<Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a K>
1311 }
1312
1313 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1314 impl<'a, K, V> Clone for Keys<'a, K, V> {
1315     fn clone(&self) -> Keys<'a, K, V> {
1316         Keys {
1317             inner: self.inner.clone()
1318         }
1319     }
1320 }
1321
1322 /// HashMap values iterator.
1323 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1324 pub struct Values<'a, K: 'a, V: 'a> {
1325     inner: Map<Iter<'a, K, V>, fn((&'a K, &'a V)) -> &'a V>
1326 }
1327
1328 // FIXME(#19839) Remove in favor of `#[derive(Clone)]`
1329 impl<'a, K, V> Clone for Values<'a, K, V> {
1330     fn clone(&self) -> Values<'a, K, V> {
1331         Values {
1332             inner: self.inner.clone()
1333         }
1334     }
1335 }
1336
1337 /// HashMap drain iterator.
1338 #[unstable(feature = "std_misc",
1339            reason = "matches collection reform specification, waiting for dust to settle")]
1340 pub struct Drain<'a, K: 'a, V: 'a> {
1341     inner: iter::Map<table::Drain<'a, K, V>, fn((SafeHash, K, V)) -> (K, V)>
1342 }
1343
1344 /// A view into a single occupied location in a HashMap.
1345 #[unstable(feature = "std_misc",
1346            reason = "precise API still being fleshed out")]
1347 pub struct OccupiedEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1348     elem: FullBucket<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1349 }
1350
1351 /// A view into a single empty location in a HashMap.
1352 #[unstable(feature = "std_misc",
1353            reason = "precise API still being fleshed out")]
1354 pub struct VacantEntry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1355     hash: SafeHash,
1356     key: K,
1357     elem: VacantEntryState<K, V, &'a mut RawTable<K, V>>,
1358 }
1359
1360 /// A view into a single location in a map, which may be vacant or occupied.
1361 #[unstable(feature = "std_misc",
1362            reason = "precise API still being fleshed out")]
1363 pub enum Entry<'a, K: 'a, V: 'a> {
1364     /// An occupied Entry.
1365     Occupied(OccupiedEntry<'a, K, V>),
1366     /// A vacant Entry.
1367     Vacant(VacantEntry<'a, K, V>),
1368 }
1369
1370 /// Possible states of a VacantEntry.
1371 enum VacantEntryState<K, V, M> {
1372     /// The index is occupied, but the key to insert has precedence,
1373     /// and will kick the current one out on insertion.
1374     NeqElem(FullBucket<K, V, M>, usize),
1375     /// The index is genuinely vacant.
1376     NoElem(EmptyBucket<K, V, M>),
1377 }
1378
1379 impl<'a, K, V, S, H> IntoIterator for &'a HashMap<K, V, S>
1380     where K: Eq + Hash<H>,
1381           S: HashState<Hasher=H>,
1382           H: hash::Hasher<Output=u64>
1383 {
1384     type Iter = Iter<'a, K, V>;
1385
1386     fn into_iter(self) -> Iter<'a, K, V> {
1387         self.iter()
1388     }
1389 }
1390
1391 impl<'a, K, V, S, H> IntoIterator for &'a mut HashMap<K, V, S>
1392     where K: Eq + Hash<H>,
1393           S: HashState<Hasher=H>,
1394           H: hash::Hasher<Output=u64>
1395 {
1396     type Iter = IterMut<'a, K, V>;
1397
1398     fn into_iter(mut self) -> IterMut<'a, K, V> {
1399         self.iter_mut()
1400     }
1401 }
1402
1403 impl<K, V, S, H> IntoIterator for HashMap<K, V, S>
1404     where K: Eq + Hash<H>,
1405           S: HashState<Hasher=H>,
1406           H: hash::Hasher<Output=u64>
1407 {
1408     type Iter = IntoIter<K, V>;
1409
1410     fn into_iter(self) -> IntoIter<K, V> {
1411         self.into_iter()
1412     }
1413 }
1414
1415 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1416 impl<'a, K, V> Iterator for Iter<'a, K, V> {
1417     type Item = (&'a K, &'a V);
1418
1419     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a V)> { self.inner.next() }
1420     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1421 }
1422 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1423 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Iter<'a, K, V> {
1424     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1425 }
1426
1427 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1428 impl<'a, K, V> Iterator for IterMut<'a, K, V> {
1429     type Item = (&'a K, &'a mut V);
1430
1431     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K, &'a mut V)> { self.inner.next() }
1432     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1433 }
1434 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1435 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for IterMut<'a, K, V> {
1436     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1437 }
1438
1439 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1440 impl<K, V> Iterator for IntoIter<K, V> {
1441     type Item = (K, V);
1442
1443     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1444     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1445 }
1446 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1447 impl<K, V> ExactSizeIterator for IntoIter<K, V> {
1448     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1449 }
1450
1451 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1452 impl<'a, K, V> Iterator for Keys<'a, K, V> {
1453     type Item = &'a K;
1454
1455     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a K)> { self.inner.next() }
1456     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1457 }
1458 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1459 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Keys<'a, K, V> {
1460     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1461 }
1462
1463 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1464 impl<'a, K, V> Iterator for Values<'a, K, V> {
1465     type Item = &'a V;
1466
1467     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(&'a V)> { self.inner.next() }
1468     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1469 }
1470 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1471 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Values<'a, K, V> {
1472     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1473 }
1474
1475 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1476 impl<'a, K, V> Iterator for Drain<'a, K, V> {
1477     type Item = (K, V);
1478
1479     #[inline] fn next(&mut self) -> Option<(K, V)> { self.inner.next() }
1480     #[inline] fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) { self.inner.size_hint() }
1481 }
1482 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1483 impl<'a, K, V> ExactSizeIterator for Drain<'a, K, V> {
1484     #[inline] fn len(&self) -> usize { self.inner.len() }
1485 }
1486
1487 #[unstable(feature = "std_misc",
1488            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1489 impl<'a, K, V> Entry<'a, K, V> {
1490     /// Returns a mutable reference to the entry if occupied, or the VacantEntry if vacant.
1491     pub fn get(self) -> Result<&'a mut V, VacantEntry<'a, K, V>> {
1492         match self {
1493             Occupied(entry) => Ok(entry.into_mut()),
1494             Vacant(entry) => Err(entry),
1495         }
1496     }
1497 }
1498
1499 #[unstable(feature = "std_misc",
1500            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1501 impl<'a, K, V> OccupiedEntry<'a, K, V> {
1502     /// Gets a reference to the value in the entry.
1503     pub fn get(&self) -> &V {
1504         self.elem.read().1
1505     }
1506
1507     /// Gets a mutable reference to the value in the entry.
1508     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut V {
1509         self.elem.read_mut().1
1510     }
1511
1512     /// Converts the OccupiedEntry into a mutable reference to the value in the entry
1513     /// with a lifetime bound to the map itself
1514     pub fn into_mut(self) -> &'a mut V {
1515         self.elem.into_mut_refs().1
1516     }
1517
1518     /// Sets the value of the entry, and returns the entry's old value
1519     pub fn insert(&mut self, mut value: V) -> V {
1520         let old_value = self.get_mut();
1521         mem::swap(&mut value, old_value);
1522         value
1523     }
1524
1525     /// Takes the value out of the entry, and returns it
1526     pub fn remove(self) -> V {
1527         pop_internal(self.elem).1
1528     }
1529 }
1530
1531 #[unstable(feature = "std_misc",
1532            reason = "matches collection reform v2 specification, waiting for dust to settle")]
1533 impl<'a, K: 'a, V: 'a> VacantEntry<'a, K, V> {
1534     /// Sets the value of the entry with the VacantEntry's key,
1535     /// and returns a mutable reference to it
1536     pub fn insert(self, value: V) -> &'a mut V {
1537         match self.elem {
1538             NeqElem(bucket, ib) => {
1539                 robin_hood(bucket, ib, self.hash, self.key, value)
1540             }
1541             NoElem(bucket) => {
1542                 bucket.put(self.hash, self.key, value).into_mut_refs().1
1543             }
1544         }
1545     }
1546 }
1547
1548 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1549 impl<K, V, S, H> FromIterator<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1550     where K: Eq + Hash<H>,
1551           S: HashState<Hasher=H> + Default,
1552           H: hash::Hasher<Output=u64>
1553 {
1554     fn from_iter<T: Iterator<Item=(K, V)>>(iter: T) -> HashMap<K, V, S> {
1555         let lower = iter.size_hint().0;
1556         let mut map = HashMap::with_capacity_and_hash_state(lower,
1557                                                             Default::default());
1558         map.extend(iter);
1559         map
1560     }
1561 }
1562
1563 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1564 impl<K, V, S, H> Extend<(K, V)> for HashMap<K, V, S>
1565     where K: Eq + Hash<H>,
1566           S: HashState<Hasher=H>,
1567           H: hash::Hasher<Output=u64>
1568 {
1569     fn extend<T: Iterator<Item=(K, V)>>(&mut self, iter: T) {
1570         for (k, v) in iter {
1571             self.insert(k, v);
1572         }
1573     }
1574 }
1575
1576
1577 /// `RandomState` is the default state for `HashMap` types.
1578 ///
1579 /// A particular instance `RandomState` will create the same instances of
1580 /// `Hasher`, but the hashers created by two different `RandomState`
1581 /// instances are unlikely to produce the same result for the same values.
1582 #[derive(Clone)]
1583 #[allow(missing_copy_implementations)]
1584 #[unstable(feature = "std_misc",
1585            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1586 pub struct RandomState {
1587     k0: u64,
1588     k1: u64,
1589 }
1590
1591 #[unstable(feature = "std_misc",
1592            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1593 impl RandomState {
1594     /// Construct a new `RandomState` that is initialized with random keys.
1595     #[inline]
1596     #[allow(deprecated)]
1597     pub fn new() -> RandomState {
1598         let mut r = rand::thread_rng();
1599         RandomState { k0: r.gen(), k1: r.gen() }
1600     }
1601 }
1602
1603 #[unstable(feature = "std_misc",
1604            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1605 impl HashState for RandomState {
1606     type Hasher = Hasher;
1607     fn hasher(&self) -> Hasher {
1608         Hasher { inner: SipHasher::new_with_keys(self.k0, self.k1) }
1609     }
1610 }
1611
1612 #[unstable(feature = "std_misc",
1613            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1614 impl Default for RandomState {
1615     #[inline]
1616     fn default() -> RandomState {
1617         RandomState::new()
1618     }
1619 }
1620
1621 /// A hasher implementation which is generated from `RandomState` instances.
1622 ///
1623 /// This is the default hasher used in a `HashMap` to hash keys. Types do not
1624 /// typically declare an ability to explicitly hash into this particular type,
1625 /// but rather in a `H: hash::Writer` type parameter.
1626 #[allow(missing_copy_implementations)]
1627 #[unstable(feature = "std_misc",
1628            reason = "hashing an hash maps may be altered")]
1629 pub struct Hasher { inner: SipHasher }
1630
1631 impl hash::Writer for Hasher {
1632     fn write(&mut self, data: &[u8]) { self.inner.write(data) }
1633 }
1634
1635 impl hash::Hasher for Hasher {
1636     type Output = u64;
1637     fn reset(&mut self) { self.inner.reset() }
1638     fn finish(&self) -> u64 { self.inner.finish() }
1639 }
1640
1641 #[cfg(test)]
1642 mod test_map {
1643     use prelude::v1::*;
1644
1645     use super::HashMap;
1646     use super::Entry::{Occupied, Vacant};
1647     use iter::{range_inclusive, range_step_inclusive, repeat};
1648     use cell::RefCell;
1649     use rand::{weak_rng, Rng};
1650
1651     #[test]
1652     fn test_create_capacity_zero() {
1653         let mut m = HashMap::with_capacity(0);
1654
1655         assert!(m.insert(1, 1).is_none());
1656
1657         assert!(m.contains_key(&1));
1658         assert!(!m.contains_key(&0));
1659     }
1660
1661     #[test]
1662     fn test_insert() {
1663         let mut m = HashMap::new();
1664         assert_eq!(m.len(), 0);
1665         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1666         assert_eq!(m.len(), 1);
1667         assert!(m.insert(2, 4).is_none());
1668         assert_eq!(m.len(), 2);
1669         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1670         assert_eq!(*m.get(&2).unwrap(), 4);
1671     }
1672
1673     thread_local! { static DROP_VECTOR: RefCell<Vec<int>> = RefCell::new(Vec::new()) }
1674
1675     #[derive(Hash, PartialEq, Eq)]
1676     struct Dropable {
1677         k: usize
1678     }
1679
1680     impl Dropable {
1681         fn new(k: usize) -> Dropable {
1682             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1683                 slot.borrow_mut()[k] += 1;
1684             });
1685
1686             Dropable { k: k }
1687         }
1688     }
1689
1690     impl Drop for Dropable {
1691         fn drop(&mut self) {
1692             DROP_VECTOR.with(|slot| {
1693                 slot.borrow_mut()[self.k] -= 1;
1694             });
1695         }
1696     }
1697
1698     impl Clone for Dropable {
1699         fn clone(&self) -> Dropable {
1700             Dropable::new(self.k)
1701         }
1702     }
1703
1704     #[test]
1705     fn test_drops() {
1706         DROP_VECTOR.with(|slot| {
1707             *slot.borrow_mut() = repeat(0).take(200).collect();
1708         });
1709
1710         {
1711             let mut m = HashMap::new();
1712
1713             DROP_VECTOR.with(|v| {
1714                 for i in 0..200 {
1715                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1716                 }
1717             });
1718
1719             for i in 0..100 {
1720                 let d1 = Dropable::new(i);
1721                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1722                 m.insert(d1, d2);
1723             }
1724
1725             DROP_VECTOR.with(|v| {
1726                 for i in 0..200 {
1727                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1728                 }
1729             });
1730
1731             for i in 0..50 {
1732                 let k = Dropable::new(i);
1733                 let v = m.remove(&k);
1734
1735                 assert!(v.is_some());
1736
1737                 DROP_VECTOR.with(|v| {
1738                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1739                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1740                 });
1741             }
1742
1743             DROP_VECTOR.with(|v| {
1744                 for i in 0..50 {
1745                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1746                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 0);
1747                 }
1748
1749                 for i in 50..100 {
1750                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1751                     assert_eq!(v.borrow()[i+100], 1);
1752                 }
1753             });
1754         }
1755
1756         DROP_VECTOR.with(|v| {
1757             for i in 0..200 {
1758                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1759             }
1760         });
1761     }
1762
1763     #[test]
1764     fn test_move_iter_drops() {
1765         DROP_VECTOR.with(|v| {
1766             *v.borrow_mut() = repeat(0).take(200).collect();
1767         });
1768
1769         let hm = {
1770             let mut hm = HashMap::new();
1771
1772             DROP_VECTOR.with(|v| {
1773                 for i in 0..200 {
1774                     assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1775                 }
1776             });
1777
1778             for i in 0..100 {
1779                 let d1 = Dropable::new(i);
1780                 let d2 = Dropable::new(i+100);
1781                 hm.insert(d1, d2);
1782             }
1783
1784             DROP_VECTOR.with(|v| {
1785                 for i in 0..200 {
1786                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1787                 }
1788             });
1789
1790             hm
1791         };
1792
1793         // By the way, ensure that cloning doesn't screw up the dropping.
1794         drop(hm.clone());
1795
1796         {
1797             let mut half = hm.into_iter().take(50);
1798
1799             DROP_VECTOR.with(|v| {
1800                 for i in 0..200 {
1801                     assert_eq!(v.borrow()[i], 1);
1802                 }
1803             });
1804
1805             for _ in half.by_ref() {}
1806
1807             DROP_VECTOR.with(|v| {
1808                 let nk = (0..100).filter(|&i| {
1809                     v.borrow()[i] == 1
1810                 }).count();
1811
1812                 let nv = (0..100).filter(|&i| {
1813                     v.borrow()[i+100] == 1
1814                 }).count();
1815
1816                 assert_eq!(nk, 50);
1817                 assert_eq!(nv, 50);
1818             });
1819         };
1820
1821         DROP_VECTOR.with(|v| {
1822             for i in 0..200 {
1823                 assert_eq!(v.borrow()[i], 0);
1824             }
1825         });
1826     }
1827
1828     #[test]
1829     fn test_empty_pop() {
1830         let mut m: HashMap<int, bool> = HashMap::new();
1831         assert_eq!(m.remove(&0), None);
1832     }
1833
1834     #[test]
1835     fn test_lots_of_insertions() {
1836         let mut m = HashMap::new();
1837
1838         // Try this a few times to make sure we never screw up the hashmap's
1839         // internal state.
1840         for _ in 0..10 {
1841             assert!(m.is_empty());
1842
1843             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1844                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1845
1846                 for j in range_inclusive(1, i) {
1847                     let r = m.get(&j);
1848                     assert_eq!(r, Some(&j));
1849                 }
1850
1851                 for j in range_inclusive(i+1, 1000) {
1852                     let r = m.get(&j);
1853                     assert_eq!(r, None);
1854                 }
1855             }
1856
1857             for i in range_inclusive(1001, 2000) {
1858                 assert!(!m.contains_key(&i));
1859             }
1860
1861             // remove forwards
1862             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1863                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1864
1865                 for j in range_inclusive(1, i) {
1866                     assert!(!m.contains_key(&j));
1867                 }
1868
1869                 for j in range_inclusive(i+1, 1000) {
1870                     assert!(m.contains_key(&j));
1871                 }
1872             }
1873
1874             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1875                 assert!(!m.contains_key(&i));
1876             }
1877
1878             for i in range_inclusive(1, 1000) {
1879                 assert!(m.insert(i, i).is_none());
1880             }
1881
1882             // remove backwards
1883             for i in range_step_inclusive(1000, 1, -1) {
1884                 assert!(m.remove(&i).is_some());
1885
1886                 for j in range_inclusive(i, 1000) {
1887                     assert!(!m.contains_key(&j));
1888                 }
1889
1890                 for j in range_inclusive(1, i-1) {
1891                     assert!(m.contains_key(&j));
1892                 }
1893             }
1894         }
1895     }
1896
1897     #[test]
1898     fn test_find_mut() {
1899         let mut m = HashMap::new();
1900         assert!(m.insert(1, 12).is_none());
1901         assert!(m.insert(2, 8).is_none());
1902         assert!(m.insert(5, 14).is_none());
1903         let new = 100;
1904         match m.get_mut(&5) {
1905             None => panic!(), Some(x) => *x = new
1906         }
1907         assert_eq!(m.get(&5), Some(&new));
1908     }
1909
1910     #[test]
1911     fn test_insert_overwrite() {
1912         let mut m = HashMap::new();
1913         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1914         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1915         assert!(!m.insert(1, 3).is_none());
1916         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 3);
1917     }
1918
1919     #[test]
1920     fn test_insert_conflicts() {
1921         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1922         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1923         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1924         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1925         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1926         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1927         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1928     }
1929
1930     #[test]
1931     fn test_conflict_remove() {
1932         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1933         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1934         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1935         assert!(m.insert(5, 3).is_none());
1936         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1937         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1938         assert!(m.insert(9, 4).is_none());
1939         assert_eq!(*m.get(&1).unwrap(), 2);
1940         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1941         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1942         assert!(m.remove(&1).is_some());
1943         assert_eq!(*m.get(&9).unwrap(), 4);
1944         assert_eq!(*m.get(&5).unwrap(), 3);
1945     }
1946
1947     #[test]
1948     fn test_is_empty() {
1949         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1950         assert!(m.insert(1, 2).is_none());
1951         assert!(!m.is_empty());
1952         assert!(m.remove(&1).is_some());
1953         assert!(m.is_empty());
1954     }
1955
1956     #[test]
1957     fn test_pop() {
1958         let mut m = HashMap::new();
1959         m.insert(1, 2);
1960         assert_eq!(m.remove(&1), Some(2));
1961         assert_eq!(m.remove(&1), None);
1962     }
1963
1964     #[test]
1965     fn test_iterate() {
1966         let mut m = HashMap::with_capacity(4);
1967         for i in 0..32 {
1968             assert!(m.insert(i, i*2).is_none());
1969         }
1970         assert_eq!(m.len(), 32);
1971
1972         let mut observed: u32 = 0;
1973
1974         for (k, v) in &m {
1975             assert_eq!(*v, *k * 2);
1976             observed |= 1 << *k;
1977         }
1978         assert_eq!(observed, 0xFFFF_FFFF);
1979     }
1980
1981     #[test]
1982     fn test_keys() {
1983         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
1984         let map: HashMap<_, _> = vec.into_iter().collect();
1985         let keys: Vec<_> = map.keys().cloned().collect();
1986         assert_eq!(keys.len(), 3);
1987         assert!(keys.contains(&1));
1988         assert!(keys.contains(&2));
1989         assert!(keys.contains(&3));
1990     }
1991
1992     #[test]
1993     fn test_values() {
1994         let vec = vec![(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')];
1995         let map: HashMap<_, _> = vec.into_iter().collect();
1996         let values: Vec<_> = map.values().cloned().collect();
1997         assert_eq!(values.len(), 3);
1998         assert!(values.contains(&'a'));
1999         assert!(values.contains(&'b'));
2000         assert!(values.contains(&'c'));
2001     }
2002
2003     #[test]
2004     fn test_find() {
2005         let mut m = HashMap::new();
2006         assert!(m.get(&1).is_none());
2007         m.insert(1, 2);
2008         match m.get(&1) {
2009             None => panic!(),
2010             Some(v) => assert_eq!(*v, 2)
2011         }
2012     }
2013
2014     #[test]
2015     fn test_eq() {
2016         let mut m1 = HashMap::new();
2017         m1.insert(1, 2);
2018         m1.insert(2, 3);
2019         m1.insert(3, 4);
2020
2021         let mut m2 = HashMap::new();
2022         m2.insert(1, 2);
2023         m2.insert(2, 3);
2024
2025         assert!(m1 != m2);
2026
2027         m2.insert(3, 4);
2028
2029         assert_eq!(m1, m2);
2030     }
2031
2032     #[test]
2033     fn test_show() {
2034         let mut map = HashMap::new();
2035         let empty: HashMap<i32, i32> = HashMap::new();
2036
2037         map.insert(1, 2);
2038         map.insert(3, 4);
2039
2040         let map_str = format!("{:?}", map);
2041
2042         assert!(map_str == "HashMap {1: 2, 3: 4}" ||
2043                 map_str == "HashMap {3: 4, 1: 2}");
2044         assert_eq!(format!("{:?}", empty), "HashMap {}");
2045     }
2046
2047     #[test]
2048     fn test_expand() {
2049         let mut m = HashMap::new();
2050
2051         assert_eq!(m.len(), 0);
2052         assert!(m.is_empty());
2053
2054         let mut i = 0;
2055         let old_cap = m.table.capacity();
2056         while old_cap == m.table.capacity() {
2057             m.insert(i, i);
2058             i += 1;
2059         }
2060
2061         assert_eq!(m.len(), i);
2062         assert!(!m.is_empty());
2063     }
2064
2065     #[test]
2066     fn test_behavior_resize_policy() {
2067         let mut m = HashMap::new();
2068
2069         assert_eq!(m.len(), 0);
2070         assert_eq!(m.table.capacity(), 0);
2071         assert!(m.is_empty());
2072
2073         m.insert(0, 0);
2074         m.remove(&0);
2075         assert!(m.is_empty());
2076         let initial_cap = m.table.capacity();
2077         m.reserve(initial_cap);
2078         let cap = m.table.capacity();
2079
2080         assert_eq!(cap, initial_cap * 2);
2081
2082         let mut i = 0;
2083         for _ in 0..cap * 3 / 4 {
2084             m.insert(i, i);
2085             i += 1;
2086         }
2087         // three quarters full
2088
2089         assert_eq!(m.len(), i);
2090         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2091
2092         for _ in 0..cap / 4 {
2093             m.insert(i, i);
2094             i += 1;
2095         }
2096         // half full
2097
2098         let new_cap = m.table.capacity();
2099         assert_eq!(new_cap, cap * 2);
2100
2101         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2102             i -= 1;
2103             m.remove(&i);
2104             assert_eq!(m.table.capacity(), new_cap);
2105         }
2106         // A little more than one quarter full.
2107         m.shrink_to_fit();
2108         assert_eq!(m.table.capacity(), cap);
2109         // again, a little more than half full
2110         for _ in 0..cap / 2 - 1 {
2111             i -= 1;
2112             m.remove(&i);
2113         }
2114         m.shrink_to_fit();
2115
2116         assert_eq!(m.len(), i);
2117         assert!(!m.is_empty());
2118         assert_eq!(m.table.capacity(), initial_cap);
2119     }
2120
2121     #[test]
2122     fn test_reserve_shrink_to_fit() {
2123         let mut m = HashMap::new();
2124         m.insert(0, 0);
2125         m.remove(&0);
2126         assert!(m.capacity() >= m.len());
2127         for i in 0..128 {
2128             m.insert(i, i);
2129         }
2130         m.reserve(256);
2131
2132         let usable_cap = m.capacity();
2133         for i in 128..(128 + 256) {
2134             m.insert(i, i);
2135             assert_eq!(m.capacity(), usable_cap);
2136         }
2137
2138         for i in 100..(128 + 256) {
2139             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2140         }
2141         m.shrink_to_fit();
2142
2143         assert_eq!(m.len(), 100);
2144         assert!(!m.is_empty());
2145         assert!(m.capacity() >= m.len());
2146
2147         for i in 0..100 {
2148             assert_eq!(m.remove(&i), Some(i));
2149         }
2150         m.shrink_to_fit();
2151         m.insert(0, 0);
2152
2153         assert_eq!(m.len(), 1);
2154         assert!(m.capacity() >= m.len());
2155         assert_eq!(m.remove(&0), Some(0));
2156     }
2157
2158     #[test]
2159     fn test_from_iter() {
2160         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2161
2162         let map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
2163
2164         for &(k, v) in &xs {
2165             assert_eq!(map.get(&k), Some(&v));
2166         }
2167     }
2168
2169     #[test]
2170     fn test_size_hint() {
2171         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2172
2173         let map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2174
2175         let mut iter = map.iter();
2176
2177         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2178
2179         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2180     }
2181
2182     #[test]
2183     fn test_iter_len() {
2184         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2185
2186         let map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2187
2188         let mut iter = map.iter();
2189
2190         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2191
2192         assert_eq!(iter.len(), 3);
2193     }
2194
2195     #[test]
2196     fn test_mut_size_hint() {
2197         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2198
2199         let mut map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2200
2201         let mut iter = map.iter_mut();
2202
2203         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2204
2205         assert_eq!(iter.size_hint(), (3, Some(3)));
2206     }
2207
2208     #[test]
2209     fn test_iter_mut_len() {
2210         let xs = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (6, 6)];
2211
2212         let mut map: HashMap<_, _>  = xs.iter().cloned().collect();
2213
2214         let mut iter = map.iter_mut();
2215
2216         for _ in iter.by_ref().take(3) {}
2217
2218         assert_eq!(iter.len(), 3);
2219     }
2220
2221     #[test]
2222     fn test_index() {
2223         let mut map = HashMap::new();
2224
2225         map.insert(1, 2);
2226         map.insert(2, 1);
2227         map.insert(3, 4);
2228
2229         assert_eq!(map[2], 1);
2230     }
2231
2232     #[test]
2233     #[should_fail]
2234     fn test_index_nonexistent() {
2235         let mut map = HashMap::new();
2236
2237         map.insert(1, 2);
2238         map.insert(2, 1);
2239         map.insert(3, 4);
2240
2241         map[4];
2242     }
2243
2244     #[test]
2245     fn test_entry(){
2246         let xs = [(1, 10), (2, 20), (3, 30), (4, 40), (5, 50), (6, 60)];
2247
2248         let mut map: HashMap<_, _> = xs.iter().cloned().collect();
2249
2250         // Existing key (insert)
2251         match map.entry(1) {
2252             Vacant(_) => unreachable!(),
2253             Occupied(mut view) => {
2254                 assert_eq!(view.get(), &10);
2255                 assert_eq!(view.insert(100), 10);
2256             }
2257         }
2258         assert_eq!(map.get(&1).unwrap(), &100);
2259         assert_eq!(map.len(), 6);
2260
2261
2262         // Existing key (update)
2263         match map.entry(2) {
2264             Vacant(_) => unreachable!(),
2265             Occupied(mut view) => {
2266                 let v = view.get_mut();
2267                 let new_v = (*v) * 10;
2268                 *v = new_v;
2269             }
2270         }
2271         assert_eq!(map.get(&2).unwrap(), &200);
2272         assert_eq!(map.len(), 6);
2273
2274         // Existing key (take)
2275         match map.entry(3) {
2276             Vacant(_) => unreachable!(),
2277             Occupied(view) => {
2278                 assert_eq!(view.remove(), 30);
2279             }
2280         }
2281         assert_eq!(map.get(&3), None);
2282         assert_eq!(map.len(), 5);
2283
2284
2285         // Inexistent key (insert)
2286         match map.entry(10) {
2287             Occupied(_) => unreachable!(),
2288             Vacant(view) => {
2289                 assert_eq!(*view.insert(1000), 1000);
2290             }
2291         }
2292         assert_eq!(map.get(&10).unwrap(), &1000);
2293         assert_eq!(map.len(), 6);
2294     }
2295
2296     #[test]
2297     fn test_entry_take_doesnt_corrupt() {
2298         // Test for #19292
2299         fn check(m: &HashMap<isize, ()>) {
2300             for k in m.keys() {
2301                 assert!(m.contains_key(k),
2302                         "{} is in keys() but not in the map?", k);
2303             }
2304         }
2305
2306         let mut m = HashMap::new();
2307         let mut rng = weak_rng();
2308
2309         // Populate the map with some items.
2310         for _ in 0..50 {
2311             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2312             m.insert(x, ());
2313         }
2314
2315         for i in 0..1000 {
2316             let x = rng.gen_range(-10, 10);
2317             match m.entry(x) {
2318                 Vacant(_) => {},
2319                 Occupied(e) => {
2320                     println!("{}: remove {}", i, x);
2321                     e.remove();
2322                 },
2323             }
2324
2325             check(&m);
2326         }
2327     }
2328 }