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[rust.git] / src / libstd / io / mod.rs
1 // Copyright 2013-2014 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 // FIXME: cover these topics:
14 //        path, reader, writer, stream, raii (close not needed),
15 //        stdio, print!, println!, file access, process spawning,
16 //        error handling
17
18
19 //! I/O, including files, networking, timers, and processes
20 //!
21 //! `std::io` provides Rust's basic I/O types,
22 //! for reading and writing to files, TCP, UDP,
23 //! and other types of sockets and pipes,
24 //! manipulating the file system, spawning processes.
25 //!
26 //! # Examples
27 //!
28 //! Some examples of obvious things you might want to do
29 //!
30 //! * Read lines from stdin
31 //!
32 //!     ```rust
33 //!     use std::io;
34 //!
35 //!     for line in io::stdin().lock().lines() {
36 //!         print!("{}", line.unwrap());
37 //!     }
38 //!     ```
39 //!
40 //! * Read a complete file
41 //!
42 //!     ```rust
43 //!     use std::io::File;
44 //!
45 //!     let contents = File::open(&Path::new("message.txt")).read_to_end();
46 //!     ```
47 //!
48 //! * Write a line to a file
49 //!
50 //!     ```rust
51 //!     # #![allow(unused_must_use)]
52 //!     use std::io::File;
53 //!
54 //!     let mut file = File::create(&Path::new("message.txt"));
55 //!     file.write(b"hello, file!\n");
56 //!     # drop(file);
57 //!     # ::std::io::fs::unlink(&Path::new("message.txt"));
58 //!     ```
59 //!
60 //! * Iterate over the lines of a file
61 //!
62 //!     ```rust,no_run
63 //!     use std::io::BufferedReader;
64 //!     use std::io::File;
65 //!
66 //!     let path = Path::new("message.txt");
67 //!     let mut file = BufferedReader::new(File::open(&path));
68 //!     for line in file.lines() {
69 //!         print!("{}", line.unwrap());
70 //!     }
71 //!     ```
72 //!
73 //! * Pull the lines of a file into a vector of strings
74 //!
75 //!     ```rust,no_run
76 //!     use std::io::BufferedReader;
77 //!     use std::io::File;
78 //!
79 //!     let path = Path::new("message.txt");
80 //!     let mut file = BufferedReader::new(File::open(&path));
81 //!     let lines: Vec<String> = file.lines().map(|x| x.unwrap()).collect();
82 //!     ```
83 //!
84 //! * Make a simple TCP client connection and request
85 //!
86 //!     ```rust
87 //!     # #![allow(unused_must_use)]
88 //!     use std::io::TcpStream;
89 //!
90 //!     # // connection doesn't fail if a server is running on 8080
91 //!     # // locally, we still want to be type checking this code, so lets
92 //!     # // just stop it running (#11576)
93 //!     # if false {
94 //!     let mut socket = TcpStream::connect("127.0.0.1:8080").unwrap();
95 //!     socket.write(b"GET / HTTP/1.0\n\n");
96 //!     let response = socket.read_to_end();
97 //!     # }
98 //!     ```
99 //!
100 //! * Make a simple TCP server
101 //!
102 //!     ```rust
103 //!     # fn main() { }
104 //!     # fn foo() {
105 //!     # #![allow(dead_code)]
106 //!     use std::io::{TcpListener, TcpStream};
107 //!     use std::io::{Acceptor, Listener};
108 //!     use std::thread::Thread;
109 //!
110 //!     let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:80");
111 //!
112 //!     // bind the listener to the specified address
113 //!     let mut acceptor = listener.listen();
114 //!
115 //!     fn handle_client(mut stream: TcpStream) {
116 //!         // ...
117 //!     # &mut stream; // silence unused mutability/variable warning
118 //!     }
119 //!     // accept connections and process them, spawning a new tasks for each one
120 //!     for stream in acceptor.incoming() {
121 //!         match stream {
122 //!             Err(e) => { /* connection failed */ }
123 //!             Ok(stream) => Thread::spawn(move|| {
124 //!                 // connection succeeded
125 //!                 handle_client(stream)
126 //!             }).detach()
127 //!         }
128 //!     }
129 //!
130 //!     // close the socket server
131 //!     drop(acceptor);
132 //!     # }
133 //!     ```
134 //!
135 //!
136 //! # Error Handling
137 //!
138 //! I/O is an area where nearly every operation can result in unexpected
139 //! errors. Errors should be painfully visible when they happen, and handling them
140 //! should be easy to work with. It should be convenient to handle specific I/O
141 //! errors, and it should also be convenient to not deal with I/O errors.
142 //!
143 //! Rust's I/O employs a combination of techniques to reduce boilerplate
144 //! while still providing feedback about errors. The basic strategy:
145 //!
146 //! * All I/O operations return `IoResult<T>` which is equivalent to
147 //!   `Result<T, IoError>`. The `Result` type is defined in the `std::result`
148 //!   module.
149 //! * If the `Result` type goes unused, then the compiler will by default emit a
150 //!   warning about the unused result. This is because `Result` has the
151 //!   `#[must_use]` attribute.
152 //! * Common traits are implemented for `IoResult`, e.g.
153 //!   `impl<R: Reader> Reader for IoResult<R>`, so that error values do not have
154 //!   to be 'unwrapped' before use.
155 //!
156 //! These features combine in the API to allow for expressions like
157 //! `File::create(&Path::new("diary.txt")).write(b"Met a girl.\n")`
158 //! without having to worry about whether "diary.txt" exists or whether
159 //! the write succeeds. As written, if either `new` or `write_line`
160 //! encounters an error then the result of the entire expression will
161 //! be an error.
162 //!
163 //! If you wanted to handle the error though you might write:
164 //!
165 //! ```rust
166 //! # #![allow(unused_must_use)]
167 //! use std::io::File;
168 //!
169 //! match File::create(&Path::new("diary.txt")).write(b"Met a girl.\n") {
170 //!     Ok(()) => (), // succeeded
171 //!     Err(e) => println!("failed to write to my diary: {}", e),
172 //! }
173 //!
174 //! # ::std::io::fs::unlink(&Path::new("diary.txt"));
175 //! ```
176 //!
177 //! So what actually happens if `create` encounters an error?
178 //! It's important to know that what `new` returns is not a `File`
179 //! but an `IoResult<File>`.  If the file does not open, then `new` will simply
180 //! return `Err(..)`. Because there is an implementation of `Writer` (the trait
181 //! required ultimately required for types to implement `write_line`) there is no
182 //! need to inspect or unwrap the `IoResult<File>` and we simply call `write_line`
183 //! on it. If `new` returned an `Err(..)` then the followup call to `write_line`
184 //! will also return an error.
185 //!
186 //! ## `try!`
187 //!
188 //! Explicit pattern matching on `IoResult`s can get quite verbose, especially
189 //! when performing many I/O operations. Some examples (like those above) are
190 //! alleviated with extra methods implemented on `IoResult`, but others have more
191 //! complex interdependencies among each I/O operation.
192 //!
193 //! The `try!` macro from `std::macros` is provided as a method of early-return
194 //! inside `Result`-returning functions. It expands to an early-return on `Err`
195 //! and otherwise unwraps the contained `Ok` value.
196 //!
197 //! If you wanted to read several `u32`s from a file and return their product:
198 //!
199 //! ```rust
200 //! use std::io::{File, IoResult};
201 //!
202 //! fn file_product(p: &Path) -> IoResult<u32> {
203 //!     let mut f = File::open(p);
204 //!     let x1 = try!(f.read_le_u32());
205 //!     let x2 = try!(f.read_le_u32());
206 //!
207 //!     Ok(x1 * x2)
208 //! }
209 //!
210 //! match file_product(&Path::new("numbers.bin")) {
211 //!     Ok(x) => println!("{}", x),
212 //!     Err(e) => println!("Failed to read numbers!")
213 //! }
214 //! ```
215 //!
216 //! With `try!` in `file_product`, each `read_le_u32` need not be directly
217 //! concerned with error handling; instead its caller is responsible for
218 //! responding to errors that may occur while attempting to read the numbers.
219
220 #![experimental]
221 #![deny(unused_must_use)]
222
223 pub use self::SeekStyle::*;
224 pub use self::FileMode::*;
225 pub use self::FileAccess::*;
226 pub use self::IoErrorKind::*;
227
228 use char::Char;
229 use clone::Clone;
230 use default::Default;
231 use error::{FromError, Error};
232 use fmt;
233 use int;
234 use iter::{Iterator, IteratorExt};
235 use kinds::Sized;
236 use mem::transmute;
237 use ops::FnOnce;
238 use option::Option;
239 use option::Option::{Some, None};
240 use os;
241 use boxed::Box;
242 use result::Result;
243 use result::Result::{Ok, Err};
244 use sys;
245 use slice::SliceExt;
246 use str::StrExt;
247 use str;
248 use string::String;
249 use uint;
250 use unicode;
251 use unicode::char::UnicodeChar;
252 use vec::Vec;
253
254 // Reexports
255 pub use self::stdio::stdin;
256 pub use self::stdio::stdout;
257 pub use self::stdio::stderr;
258 pub use self::stdio::print;
259 pub use self::stdio::println;
260
261 pub use self::fs::File;
262 pub use self::timer::Timer;
263 pub use self::net::ip::IpAddr;
264 pub use self::net::tcp::TcpListener;
265 pub use self::net::tcp::TcpStream;
266 pub use self::pipe::PipeStream;
267 pub use self::process::{Process, Command};
268 pub use self::tempfile::TempDir;
269
270 pub use self::mem::{MemReader, BufReader, MemWriter, BufWriter};
271 pub use self::buffered::{BufferedReader, BufferedWriter, BufferedStream,
272                          LineBufferedWriter};
273 pub use self::comm_adapters::{ChanReader, ChanWriter};
274
275 mod buffered;
276 mod comm_adapters;
277 mod mem;
278 mod result;
279 mod tempfile;
280 pub mod extensions;
281 pub mod fs;
282 pub mod net;
283 pub mod pipe;
284 pub mod process;
285 pub mod stdio;
286 pub mod test;
287 pub mod timer;
288 pub mod util;
289
290 /// The default buffer size for various I/O operations
291 // libuv recommends 64k buffers to maximize throughput
292 // https://groups.google.com/forum/#!topic/libuv/oQO1HJAIDdA
293 const DEFAULT_BUF_SIZE: uint = 1024 * 64;
294
295 /// A convenient typedef of the return value of any I/O action.
296 pub type IoResult<T> = Result<T, IoError>;
297
298 /// The type passed to I/O condition handlers to indicate error
299 ///
300 /// # FIXME
301 ///
302 /// Is something like this sufficient? It's kind of archaic
303 #[derive(PartialEq, Eq, Clone)]
304 pub struct IoError {
305     /// An enumeration which can be matched against for determining the flavor
306     /// of error.
307     pub kind: IoErrorKind,
308     /// A human-readable description about the error
309     pub desc: &'static str,
310     /// Detailed information about this error, not always available
311     pub detail: Option<String>
312 }
313
314 impl IoError {
315     /// Convert an `errno` value into an `IoError`.
316     ///
317     /// If `detail` is `true`, the `detail` field of the `IoError`
318     /// struct is filled with an allocated string describing the error
319     /// in more detail, retrieved from the operating system.
320     pub fn from_errno(errno: uint, detail: bool) -> IoError {
321         let mut err = sys::decode_error(errno as i32);
322         if detail && err.kind == OtherIoError {
323             err.detail = Some(os::error_string(errno).chars()
324                                  .map(|c| c.to_lowercase()).collect())
325         }
326         err
327     }
328
329     /// Retrieve the last error to occur as a (detailed) IoError.
330     ///
331     /// This uses the OS `errno`, and so there should not be any task
332     /// descheduling or migration (other than that performed by the
333     /// operating system) between the call(s) for which errors are
334     /// being checked and the call of this function.
335     pub fn last_error() -> IoError {
336         IoError::from_errno(os::errno() as uint, true)
337     }
338 }
339
340 impl fmt::Show for IoError {
341     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
342         match *self {
343             IoError { kind: OtherIoError, desc: "unknown error", detail: Some(ref detail) } =>
344                 write!(fmt, "{}", detail),
345             IoError { detail: None, desc, .. } =>
346                 write!(fmt, "{}", desc),
347             IoError { detail: Some(ref detail), desc, .. } =>
348                 write!(fmt, "{} ({})", desc, detail)
349         }
350     }
351 }
352
353 impl Error for IoError {
354     fn description(&self) -> &str {
355         self.desc
356     }
357
358     fn detail(&self) -> Option<String> {
359         self.detail.clone()
360     }
361 }
362
363 impl FromError<IoError> for Box<Error> {
364     fn from_error(err: IoError) -> Box<Error> {
365         box err
366     }
367 }
368
369 /// A list specifying general categories of I/O error.
370 #[derive(Copy, PartialEq, Eq, Clone, Show)]
371 pub enum IoErrorKind {
372     /// Any I/O error not part of this list.
373     OtherIoError,
374     /// The operation could not complete because end of file was reached.
375     EndOfFile,
376     /// The file was not found.
377     FileNotFound,
378     /// The file permissions disallowed access to this file.
379     PermissionDenied,
380     /// A network connection failed for some reason not specified in this list.
381     ConnectionFailed,
382     /// The network operation failed because the network connection was closed.
383     Closed,
384     /// The connection was refused by the remote server.
385     ConnectionRefused,
386     /// The connection was reset by the remote server.
387     ConnectionReset,
388     /// The connection was aborted (terminated) by the remote server.
389     ConnectionAborted,
390     /// The network operation failed because it was not connected yet.
391     NotConnected,
392     /// The operation failed because a pipe was closed.
393     BrokenPipe,
394     /// A file already existed with that name.
395     PathAlreadyExists,
396     /// No file exists at that location.
397     PathDoesntExist,
398     /// The path did not specify the type of file that this operation required. For example,
399     /// attempting to copy a directory with the `fs::copy()` operation will fail with this error.
400     MismatchedFileTypeForOperation,
401     /// The operation temporarily failed (for example, because a signal was received), and retrying
402     /// may succeed.
403     ResourceUnavailable,
404     /// No I/O functionality is available for this task.
405     IoUnavailable,
406     /// A parameter was incorrect in a way that caused an I/O error not part of this list.
407     InvalidInput,
408     /// The I/O operation's timeout expired, causing it to be canceled.
409     TimedOut,
410     /// This write operation failed to write all of its data.
411     ///
412     /// Normally the write() method on a Writer guarantees that all of its data
413     /// has been written, but some operations may be terminated after only
414     /// partially writing some data. An example of this is a timed out write
415     /// which successfully wrote a known number of bytes, but bailed out after
416     /// doing so.
417     ///
418     /// The payload contained as part of this variant is the number of bytes
419     /// which are known to have been successfully written.
420     ShortWrite(uint),
421     /// The Reader returned 0 bytes from `read()` too many times.
422     NoProgress,
423 }
424
425 /// A trait that lets you add a `detail` to an IoError easily
426 trait UpdateIoError<T> {
427     /// Returns an IoError with updated description and detail
428     fn update_err<D>(self, desc: &'static str, detail: D) -> Self where
429         D: FnOnce(&IoError) -> String;
430
431     /// Returns an IoError with updated detail
432     fn update_detail<D>(self, detail: D) -> Self where
433         D: FnOnce(&IoError) -> String;
434
435     /// Returns an IoError with update description
436     fn update_desc(self, desc: &'static str) -> Self;
437 }
438
439 impl<T> UpdateIoError<T> for IoResult<T> {
440     fn update_err<D>(self, desc: &'static str, detail: D) -> IoResult<T> where
441         D: FnOnce(&IoError) -> String,
442     {
443         self.map_err(move |mut e| {
444             let detail = detail(&e);
445             e.desc = desc;
446             e.detail = Some(detail);
447             e
448         })
449     }
450
451     fn update_detail<D>(self, detail: D) -> IoResult<T> where
452         D: FnOnce(&IoError) -> String,
453     {
454         self.map_err(move |mut e| { e.detail = Some(detail(&e)); e })
455     }
456
457     fn update_desc(self, desc: &'static str) -> IoResult<T> {
458         self.map_err(|mut e| { e.desc = desc; e })
459     }
460 }
461
462 static NO_PROGRESS_LIMIT: uint = 1000;
463
464 /// A trait for objects which are byte-oriented streams. Readers are defined by
465 /// one method, `read`. This function will block until data is available,
466 /// filling in the provided buffer with any data read.
467 ///
468 /// Readers are intended to be composable with one another. Many objects
469 /// throughout the I/O and related libraries take and provide types which
470 /// implement the `Reader` trait.
471 pub trait Reader {
472
473     // Only method which need to get implemented for this trait
474
475     /// Read bytes, up to the length of `buf` and place them in `buf`.
476     /// Returns the number of bytes read. The number of bytes read may
477     /// be less than the number requested, even 0. Returns `Err` on EOF.
478     ///
479     /// # Error
480     ///
481     /// If an error occurs during this I/O operation, then it is returned as
482     /// `Err(IoError)`. Note that end-of-file is considered an error, and can be
483     /// inspected for in the error's `kind` field. Also note that reading 0
484     /// bytes is not considered an error in all circumstances
485     ///
486     /// # Implementation Note
487     ///
488     /// When implementing this method on a new Reader, you are strongly encouraged
489     /// not to return 0 if you can avoid it.
490     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint>;
491
492     // Convenient helper methods based on the above methods
493
494     /// Reads at least `min` bytes and places them in `buf`.
495     /// Returns the number of bytes read.
496     ///
497     /// This will continue to call `read` until at least `min` bytes have been
498     /// read. If `read` returns 0 too many times, `NoProgress` will be
499     /// returned.
500     ///
501     /// # Error
502     ///
503     /// If an error occurs at any point, that error is returned, and no further
504     /// bytes are read.
505     fn read_at_least(&mut self, min: uint, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> {
506         if min > buf.len() {
507             return Err(IoError {
508                 detail: Some(String::from_str("the buffer is too short")),
509                 ..standard_error(InvalidInput)
510             });
511         }
512         let mut read = 0;
513         while read < min {
514             let mut zeroes = 0;
515             loop {
516                 match self.read(buf.slice_from_mut(read)) {
517                     Ok(0) => {
518                         zeroes += 1;
519                         if zeroes >= NO_PROGRESS_LIMIT {
520                             return Err(standard_error(NoProgress));
521                         }
522                     }
523                     Ok(n) => {
524                         read += n;
525                         break;
526                     }
527                     err@Err(_) => return err
528                 }
529             }
530         }
531         Ok(read)
532     }
533
534     /// Reads a single byte. Returns `Err` on EOF.
535     fn read_byte(&mut self) -> IoResult<u8> {
536         let mut buf = [0];
537         try!(self.read_at_least(1, &mut buf));
538         Ok(buf[0])
539     }
540
541     /// Reads up to `len` bytes and appends them to a vector.
542     /// Returns the number of bytes read. The number of bytes read may be
543     /// less than the number requested, even 0. Returns Err on EOF.
544     ///
545     /// # Error
546     ///
547     /// If an error occurs during this I/O operation, then it is returned
548     /// as `Err(IoError)`. See `read()` for more details.
549     fn push(&mut self, len: uint, buf: &mut Vec<u8>) -> IoResult<uint> {
550         let start_len = buf.len();
551         buf.reserve(len);
552
553         let n = {
554             let s = unsafe { slice_vec_capacity(buf, start_len, start_len + len) };
555             try!(self.read(s))
556         };
557         unsafe { buf.set_len(start_len + n) };
558         Ok(n)
559     }
560
561     /// Reads at least `min` bytes, but no more than `len`, and appends them to
562     /// a vector.
563     /// Returns the number of bytes read.
564     ///
565     /// This will continue to call `read` until at least `min` bytes have been
566     /// read. If `read` returns 0 too many times, `NoProgress` will be
567     /// returned.
568     ///
569     /// # Error
570     ///
571     /// If an error occurs at any point, that error is returned, and no further
572     /// bytes are read.
573     fn push_at_least(&mut self, min: uint, len: uint, buf: &mut Vec<u8>) -> IoResult<uint> {
574         if min > len {
575             return Err(IoError {
576                 detail: Some(String::from_str("the buffer is too short")),
577                 ..standard_error(InvalidInput)
578             });
579         }
580
581         let start_len = buf.len();
582         buf.reserve(len);
583
584         // we can't just use self.read_at_least(min, slice) because we need to push
585         // successful reads onto the vector before any returned errors.
586
587         let mut read = 0;
588         while read < min {
589             read += {
590                 let s = unsafe { slice_vec_capacity(buf, start_len + read, start_len + len) };
591                 try!(self.read_at_least(1, s))
592             };
593             unsafe { buf.set_len(start_len + read) };
594         }
595         Ok(read)
596     }
597
598     /// Reads exactly `len` bytes and gives you back a new vector of length
599     /// `len`
600     ///
601     /// # Error
602     ///
603     /// Fails with the same conditions as `read`. Additionally returns error
604     /// on EOF. Note that if an error is returned, then some number of bytes may
605     /// have already been consumed from the underlying reader, and they are lost
606     /// (not returned as part of the error). If this is unacceptable, then it is
607     /// recommended to use the `push_at_least` or `read` methods.
608     fn read_exact(&mut self, len: uint) -> IoResult<Vec<u8>> {
609         let mut buf = Vec::with_capacity(len);
610         match self.push_at_least(len, len, &mut buf) {
611             Ok(_) => Ok(buf),
612             Err(e) => Err(e),
613         }
614     }
615
616     /// Reads all remaining bytes from the stream.
617     ///
618     /// # Error
619     ///
620     /// Returns any non-EOF error immediately. Previously read bytes are
621     /// discarded when an error is returned.
622     ///
623     /// When EOF is encountered, all bytes read up to that point are returned.
624     fn read_to_end(&mut self) -> IoResult<Vec<u8>> {
625         let mut buf = Vec::with_capacity(DEFAULT_BUF_SIZE);
626         loop {
627             match self.push_at_least(1, DEFAULT_BUF_SIZE, &mut buf) {
628                 Ok(_) => {}
629                 Err(ref e) if e.kind == EndOfFile => break,
630                 Err(e) => return Err(e)
631             }
632         }
633         return Ok(buf);
634     }
635
636     /// Reads all of the remaining bytes of this stream, interpreting them as a
637     /// UTF-8 encoded stream. The corresponding string is returned.
638     ///
639     /// # Error
640     ///
641     /// This function returns all of the same errors as `read_to_end` with an
642     /// additional error if the reader's contents are not a valid sequence of
643     /// UTF-8 bytes.
644     fn read_to_string(&mut self) -> IoResult<String> {
645         self.read_to_end().and_then(|s| {
646             match String::from_utf8(s) {
647                 Ok(s)  => Ok(s),
648                 Err(_) => Err(standard_error(InvalidInput)),
649             }
650         })
651     }
652
653     // Byte conversion helpers
654
655     /// Reads `n` little-endian unsigned integer bytes.
656     ///
657     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
658     fn read_le_uint_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<u64> {
659         assert!(nbytes > 0 && nbytes <= 8);
660
661         let mut val = 0u64;
662         let mut pos = 0;
663         let mut i = nbytes;
664         while i > 0 {
665             val += (try!(self.read_u8()) as u64) << pos;
666             pos += 8;
667             i -= 1;
668         }
669         Ok(val)
670     }
671
672     /// Reads `n` little-endian signed integer bytes.
673     ///
674     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
675     fn read_le_int_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<i64> {
676         self.read_le_uint_n(nbytes).map(|i| extend_sign(i, nbytes))
677     }
678
679     /// Reads `n` big-endian unsigned integer bytes.
680     ///
681     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
682     fn read_be_uint_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<u64> {
683         assert!(nbytes > 0 && nbytes <= 8);
684
685         let mut val = 0u64;
686         let mut i = nbytes;
687         while i > 0 {
688             i -= 1;
689             val += (try!(self.read_u8()) as u64) << i * 8;
690         }
691         Ok(val)
692     }
693
694     /// Reads `n` big-endian signed integer bytes.
695     ///
696     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
697     fn read_be_int_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<i64> {
698         self.read_be_uint_n(nbytes).map(|i| extend_sign(i, nbytes))
699     }
700
701     /// Reads a little-endian unsigned integer.
702     ///
703     /// The number of bytes returned is system-dependent.
704     fn read_le_uint(&mut self) -> IoResult<uint> {
705         self.read_le_uint_n(uint::BYTES).map(|i| i as uint)
706     }
707
708     /// Reads a little-endian integer.
709     ///
710     /// The number of bytes returned is system-dependent.
711     fn read_le_int(&mut self) -> IoResult<int> {
712         self.read_le_int_n(int::BYTES).map(|i| i as int)
713     }
714
715     /// Reads a big-endian unsigned integer.
716     ///
717     /// The number of bytes returned is system-dependent.
718     fn read_be_uint(&mut self) -> IoResult<uint> {
719         self.read_be_uint_n(uint::BYTES).map(|i| i as uint)
720     }
721
722     /// Reads a big-endian integer.
723     ///
724     /// The number of bytes returned is system-dependent.
725     fn read_be_int(&mut self) -> IoResult<int> {
726         self.read_be_int_n(int::BYTES).map(|i| i as int)
727     }
728
729     /// Reads a big-endian `u64`.
730     ///
731     /// `u64`s are 8 bytes long.
732     fn read_be_u64(&mut self) -> IoResult<u64> {
733         self.read_be_uint_n(8)
734     }
735
736     /// Reads a big-endian `u32`.
737     ///
738     /// `u32`s are 4 bytes long.
739     fn read_be_u32(&mut self) -> IoResult<u32> {
740         self.read_be_uint_n(4).map(|i| i as u32)
741     }
742
743     /// Reads a big-endian `u16`.
744     ///
745     /// `u16`s are 2 bytes long.
746     fn read_be_u16(&mut self) -> IoResult<u16> {
747         self.read_be_uint_n(2).map(|i| i as u16)
748     }
749
750     /// Reads a big-endian `i64`.
751     ///
752     /// `i64`s are 8 bytes long.
753     fn read_be_i64(&mut self) -> IoResult<i64> {
754         self.read_be_int_n(8)
755     }
756
757     /// Reads a big-endian `i32`.
758     ///
759     /// `i32`s are 4 bytes long.
760     fn read_be_i32(&mut self) -> IoResult<i32> {
761         self.read_be_int_n(4).map(|i| i as i32)
762     }
763
764     /// Reads a big-endian `i16`.
765     ///
766     /// `i16`s are 2 bytes long.
767     fn read_be_i16(&mut self) -> IoResult<i16> {
768         self.read_be_int_n(2).map(|i| i as i16)
769     }
770
771     /// Reads a big-endian `f64`.
772     ///
773     /// `f64`s are 8 byte, IEEE754 double-precision floating point numbers.
774     fn read_be_f64(&mut self) -> IoResult<f64> {
775         self.read_be_u64().map(|i| unsafe {
776             transmute::<u64, f64>(i)
777         })
778     }
779
780     /// Reads a big-endian `f32`.
781     ///
782     /// `f32`s are 4 byte, IEEE754 single-precision floating point numbers.
783     fn read_be_f32(&mut self) -> IoResult<f32> {
784         self.read_be_u32().map(|i| unsafe {
785             transmute::<u32, f32>(i)
786         })
787     }
788
789     /// Reads a little-endian `u64`.
790     ///
791     /// `u64`s are 8 bytes long.
792     fn read_le_u64(&mut self) -> IoResult<u64> {
793         self.read_le_uint_n(8)
794     }
795
796     /// Reads a little-endian `u32`.
797     ///
798     /// `u32`s are 4 bytes long.
799     fn read_le_u32(&mut self) -> IoResult<u32> {
800         self.read_le_uint_n(4).map(|i| i as u32)
801     }
802
803     /// Reads a little-endian `u16`.
804     ///
805     /// `u16`s are 2 bytes long.
806     fn read_le_u16(&mut self) -> IoResult<u16> {
807         self.read_le_uint_n(2).map(|i| i as u16)
808     }
809
810     /// Reads a little-endian `i64`.
811     ///
812     /// `i64`s are 8 bytes long.
813     fn read_le_i64(&mut self) -> IoResult<i64> {
814         self.read_le_int_n(8)
815     }
816
817     /// Reads a little-endian `i32`.
818     ///
819     /// `i32`s are 4 bytes long.
820     fn read_le_i32(&mut self) -> IoResult<i32> {
821         self.read_le_int_n(4).map(|i| i as i32)
822     }
823
824     /// Reads a little-endian `i16`.
825     ///
826     /// `i16`s are 2 bytes long.
827     fn read_le_i16(&mut self) -> IoResult<i16> {
828         self.read_le_int_n(2).map(|i| i as i16)
829     }
830
831     /// Reads a little-endian `f64`.
832     ///
833     /// `f64`s are 8 byte, IEEE754 double-precision floating point numbers.
834     fn read_le_f64(&mut self) -> IoResult<f64> {
835         self.read_le_u64().map(|i| unsafe {
836             transmute::<u64, f64>(i)
837         })
838     }
839
840     /// Reads a little-endian `f32`.
841     ///
842     /// `f32`s are 4 byte, IEEE754 single-precision floating point numbers.
843     fn read_le_f32(&mut self) -> IoResult<f32> {
844         self.read_le_u32().map(|i| unsafe {
845             transmute::<u32, f32>(i)
846         })
847     }
848
849     /// Read a u8.
850     ///
851     /// `u8`s are 1 byte.
852     fn read_u8(&mut self) -> IoResult<u8> {
853         self.read_byte()
854     }
855
856     /// Read an i8.
857     ///
858     /// `i8`s are 1 byte.
859     fn read_i8(&mut self) -> IoResult<i8> {
860         self.read_byte().map(|i| i as i8)
861     }
862 }
863
864 /// A reader which can be converted to a RefReader.
865 pub trait ByRefReader {
866     /// Creates a wrapper around a mutable reference to the reader.
867     ///
868     /// This is useful to allow applying adaptors while still
869     /// retaining ownership of the original value.
870     fn by_ref<'a>(&'a mut self) -> RefReader<'a, Self>;
871 }
872
873 impl<T: Reader> ByRefReader for T {
874     fn by_ref<'a>(&'a mut self) -> RefReader<'a, T> {
875         RefReader { inner: self }
876     }
877 }
878
879 /// A reader which can be converted to bytes.
880 pub trait BytesReader {
881     /// Create an iterator that reads a single byte on
882     /// each iteration, until EOF.
883     ///
884     /// # Error
885     ///
886     /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
887     /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
888     fn bytes<'r>(&'r mut self) -> extensions::Bytes<'r, Self>;
889 }
890
891 impl<T: Reader> BytesReader for T {
892     fn bytes<'r>(&'r mut self) -> extensions::Bytes<'r, T> {
893         extensions::Bytes::new(self)
894     }
895 }
896
897 impl<'a> Reader for Box<Reader+'a> {
898     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> {
899         let reader: &mut Reader = &mut **self;
900         reader.read(buf)
901     }
902 }
903
904 impl<'a> Reader for &'a mut (Reader+'a) {
905     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> { (*self).read(buf) }
906 }
907
908 /// Returns a slice of `v` between `start` and `end`.
909 ///
910 /// Similar to `slice()` except this function only bounds the slice on the
911 /// capacity of `v`, not the length.
912 ///
913 /// # Panics
914 ///
915 /// Panics when `start` or `end` point outside the capacity of `v`, or when
916 /// `start` > `end`.
917 // Private function here because we aren't sure if we want to expose this as
918 // API yet. If so, it should be a method on Vec.
919 unsafe fn slice_vec_capacity<'a, T>(v: &'a mut Vec<T>, start: uint, end: uint) -> &'a mut [T] {
920     use raw::Slice;
921     use ptr::PtrExt;
922
923     assert!(start <= end);
924     assert!(end <= v.capacity());
925     transmute(Slice {
926         data: v.as_ptr().offset(start as int),
927         len: end - start
928     })
929 }
930
931 /// A `RefReader` is a struct implementing `Reader` which contains a reference
932 /// to another reader. This is often useful when composing streams.
933 ///
934 /// # Example
935 ///
936 /// ```
937 /// # fn main() {}
938 /// # fn process_input<R: Reader>(r: R) {}
939 /// # fn foo() {
940 /// use std::io;
941 /// use std::io::ByRefReader;
942 /// use std::io::util::LimitReader;
943 ///
944 /// let mut stream = io::stdin();
945 ///
946 /// // Only allow the function to process at most one kilobyte of input
947 /// {
948 ///     let stream = LimitReader::new(stream.by_ref(), 1024);
949 ///     process_input(stream);
950 /// }
951 ///
952 /// // 'stream' is still available for use here
953 ///
954 /// # }
955 /// ```
956 pub struct RefReader<'a, R:'a> {
957     /// The underlying reader which this is referencing
958     inner: &'a mut R
959 }
960
961 impl<'a, R: Reader> Reader for RefReader<'a, R> {
962     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> { self.inner.read(buf) }
963 }
964
965 impl<'a, R: Buffer> Buffer for RefReader<'a, R> {
966     fn fill_buf(&mut self) -> IoResult<&[u8]> { self.inner.fill_buf() }
967     fn consume(&mut self, amt: uint) { self.inner.consume(amt) }
968 }
969
970 fn extend_sign(val: u64, nbytes: uint) -> i64 {
971     let shift = (8 - nbytes) * 8;
972     (val << shift) as i64 >> shift
973 }
974
975 /// A trait for objects which are byte-oriented streams. Writers are defined by
976 /// one method, `write`. This function will block until the provided buffer of
977 /// bytes has been entirely written, and it will return any failures which occur.
978 ///
979 /// Another commonly overridden method is the `flush` method for writers such as
980 /// buffered writers.
981 ///
982 /// Writers are intended to be composable with one another. Many objects
983 /// throughout the I/O and related libraries take and provide types which
984 /// implement the `Writer` trait.
985 pub trait Writer {
986     /// Write the entirety of a given buffer
987     ///
988     /// # Errors
989     ///
990     /// If an error happens during the I/O operation, the error is returned as
991     /// `Err`. Note that it is considered an error if the entire buffer could
992     /// not be written, and if an error is returned then it is unknown how much
993     /// data (if any) was actually written.
994     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()>;
995
996     /// Flush this output stream, ensuring that all intermediately buffered
997     /// contents reach their destination.
998     ///
999     /// This is by default a no-op and implementers of the `Writer` trait should
1000     /// decide whether their stream needs to be buffered or not.
1001     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> { Ok(()) }
1002
1003     /// Writes a formatted string into this writer, returning any error
1004     /// encountered.
1005     ///
1006     /// This method is primarily used to interface with the `format_args!`
1007     /// macro, but it is rare that this should explicitly be called. The
1008     /// `write!` macro should be favored to invoke this method instead.
1009     ///
1010     /// # Errors
1011     ///
1012     /// This function will return any I/O error reported while formatting.
1013     fn write_fmt(&mut self, fmt: fmt::Arguments) -> IoResult<()> {
1014         // Create a shim which translates a Writer to a fmt::Writer and saves
1015         // off I/O errors. instead of discarding them
1016         struct Adaptor<'a, Sized? T:'a> {
1017             inner: &'a mut T,
1018             error: IoResult<()>,
1019         }
1020
1021         impl<'a, Sized? T: Writer> fmt::Writer for Adaptor<'a, T> {
1022             fn write_str(&mut self, s: &str) -> fmt::Result {
1023                 match self.inner.write(s.as_bytes()) {
1024                     Ok(()) => Ok(()),
1025                     Err(e) => {
1026                         self.error = Err(e);
1027                         Err(fmt::Error)
1028                     }
1029                 }
1030             }
1031         }
1032
1033         let mut output = Adaptor { inner: self, error: Ok(()) };
1034         match fmt::write(&mut output, fmt) {
1035             Ok(()) => Ok(()),
1036             Err(..) => output.error
1037         }
1038     }
1039
1040
1041     /// Write a rust string into this sink.
1042     ///
1043     /// The bytes written will be the UTF-8 encoded version of the input string.
1044     /// If other encodings are desired, it is recommended to compose this stream
1045     /// with another performing the conversion, or to use `write` with a
1046     /// converted byte-array instead.
1047     #[inline]
1048     fn write_str(&mut self, s: &str) -> IoResult<()> {
1049         self.write(s.as_bytes())
1050     }
1051
1052     /// Writes a string into this sink, and then writes a literal newline (`\n`)
1053     /// byte afterwards. Note that the writing of the newline is *not* atomic in
1054     /// the sense that the call to `write` is invoked twice (once with the
1055     /// string and once with a newline character).
1056     ///
1057     /// If other encodings or line ending flavors are desired, it is recommended
1058     /// that the `write` method is used specifically instead.
1059     #[inline]
1060     fn write_line(&mut self, s: &str) -> IoResult<()> {
1061         self.write_str(s).and_then(|()| self.write(&[b'\n']))
1062     }
1063
1064     /// Write a single char, encoded as UTF-8.
1065     #[inline]
1066     fn write_char(&mut self, c: char) -> IoResult<()> {
1067         let mut buf = [0u8; 4];
1068         let n = c.encode_utf8(buf.as_mut_slice()).unwrap_or(0);
1069         self.write(buf[..n])
1070     }
1071
1072     /// Write the result of passing n through `int::to_str_bytes`.
1073     #[inline]
1074     fn write_int(&mut self, n: int) -> IoResult<()> {
1075         write!(self, "{}", n)
1076     }
1077
1078     /// Write the result of passing n through `uint::to_str_bytes`.
1079     #[inline]
1080     fn write_uint(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
1081         write!(self, "{}", n)
1082     }
1083
1084     /// Write a little-endian uint (number of bytes depends on system).
1085     #[inline]
1086     fn write_le_uint(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
1087         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, uint::BYTES, |v| self.write(v))
1088     }
1089
1090     /// Write a little-endian int (number of bytes depends on system).
1091     #[inline]
1092     fn write_le_int(&mut self, n: int) -> IoResult<()> {
1093         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, int::BYTES, |v| self.write(v))
1094     }
1095
1096     /// Write a big-endian uint (number of bytes depends on system).
1097     #[inline]
1098     fn write_be_uint(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
1099         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, uint::BYTES, |v| self.write(v))
1100     }
1101
1102     /// Write a big-endian int (number of bytes depends on system).
1103     #[inline]
1104     fn write_be_int(&mut self, n: int) -> IoResult<()> {
1105         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, int::BYTES, |v| self.write(v))
1106     }
1107
1108     /// Write a big-endian u64 (8 bytes).
1109     #[inline]
1110     fn write_be_u64(&mut self, n: u64) -> IoResult<()> {
1111         extensions::u64_to_be_bytes(n, 8u, |v| self.write(v))
1112     }
1113
1114     /// Write a big-endian u32 (4 bytes).
1115     #[inline]
1116     fn write_be_u32(&mut self, n: u32) -> IoResult<()> {
1117         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1118     }
1119
1120     /// Write a big-endian u16 (2 bytes).
1121     #[inline]
1122     fn write_be_u16(&mut self, n: u16) -> IoResult<()> {
1123         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1124     }
1125
1126     /// Write a big-endian i64 (8 bytes).
1127     #[inline]
1128     fn write_be_i64(&mut self, n: i64) -> IoResult<()> {
1129         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 8u, |v| self.write(v))
1130     }
1131
1132     /// Write a big-endian i32 (4 bytes).
1133     #[inline]
1134     fn write_be_i32(&mut self, n: i32) -> IoResult<()> {
1135         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1136     }
1137
1138     /// Write a big-endian i16 (2 bytes).
1139     #[inline]
1140     fn write_be_i16(&mut self, n: i16) -> IoResult<()> {
1141         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1142     }
1143
1144     /// Write a big-endian IEEE754 double-precision floating-point (8 bytes).
1145     #[inline]
1146     fn write_be_f64(&mut self, f: f64) -> IoResult<()> {
1147         unsafe {
1148             self.write_be_u64(transmute(f))
1149         }
1150     }
1151
1152     /// Write a big-endian IEEE754 single-precision floating-point (4 bytes).
1153     #[inline]
1154     fn write_be_f32(&mut self, f: f32) -> IoResult<()> {
1155         unsafe {
1156             self.write_be_u32(transmute(f))
1157         }
1158     }
1159
1160     /// Write a little-endian u64 (8 bytes).
1161     #[inline]
1162     fn write_le_u64(&mut self, n: u64) -> IoResult<()> {
1163         extensions::u64_to_le_bytes(n, 8u, |v| self.write(v))
1164     }
1165
1166     /// Write a little-endian u32 (4 bytes).
1167     #[inline]
1168     fn write_le_u32(&mut self, n: u32) -> IoResult<()> {
1169         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1170     }
1171
1172     /// Write a little-endian u16 (2 bytes).
1173     #[inline]
1174     fn write_le_u16(&mut self, n: u16) -> IoResult<()> {
1175         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1176     }
1177
1178     /// Write a little-endian i64 (8 bytes).
1179     #[inline]
1180     fn write_le_i64(&mut self, n: i64) -> IoResult<()> {
1181         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 8u, |v| self.write(v))
1182     }
1183
1184     /// Write a little-endian i32 (4 bytes).
1185     #[inline]
1186     fn write_le_i32(&mut self, n: i32) -> IoResult<()> {
1187         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1188     }
1189
1190     /// Write a little-endian i16 (2 bytes).
1191     #[inline]
1192     fn write_le_i16(&mut self, n: i16) -> IoResult<()> {
1193         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1194     }
1195
1196     /// Write a little-endian IEEE754 double-precision floating-point
1197     /// (8 bytes).
1198     #[inline]
1199     fn write_le_f64(&mut self, f: f64) -> IoResult<()> {
1200         unsafe {
1201             self.write_le_u64(transmute(f))
1202         }
1203     }
1204
1205     /// Write a little-endian IEEE754 single-precision floating-point
1206     /// (4 bytes).
1207     #[inline]
1208     fn write_le_f32(&mut self, f: f32) -> IoResult<()> {
1209         unsafe {
1210             self.write_le_u32(transmute(f))
1211         }
1212     }
1213
1214     /// Write a u8 (1 byte).
1215     #[inline]
1216     fn write_u8(&mut self, n: u8) -> IoResult<()> {
1217         self.write(&[n])
1218     }
1219
1220     /// Write an i8 (1 byte).
1221     #[inline]
1222     fn write_i8(&mut self, n: i8) -> IoResult<()> {
1223         self.write(&[n as u8])
1224     }
1225 }
1226
1227 /// A writer which can be converted to a RefWriter.
1228 pub trait ByRefWriter {
1229     /// Creates a wrapper around a mutable reference to the writer.
1230     ///
1231     /// This is useful to allow applying wrappers while still
1232     /// retaining ownership of the original value.
1233     #[inline]
1234     fn by_ref<'a>(&'a mut self) -> RefWriter<'a, Self>;
1235 }
1236
1237 impl<T: Writer> ByRefWriter for T {
1238     fn by_ref<'a>(&'a mut self) -> RefWriter<'a, T> {
1239         RefWriter { inner: self }
1240     }
1241 }
1242
1243 impl<'a> Writer for Box<Writer+'a> {
1244     #[inline]
1245     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()> {
1246         (&mut **self).write(buf)
1247     }
1248
1249     #[inline]
1250     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> {
1251         (&mut **self).flush()
1252     }
1253 }
1254
1255 impl<'a> Writer for &'a mut (Writer+'a) {
1256     #[inline]
1257     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()> { (**self).write(buf) }
1258
1259     #[inline]
1260     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> { (**self).flush() }
1261 }
1262
1263 /// A `RefWriter` is a struct implementing `Writer` which contains a reference
1264 /// to another writer. This is often useful when composing streams.
1265 ///
1266 /// # Example
1267 ///
1268 /// ```
1269 /// # fn main() {}
1270 /// # fn process_input<R: Reader>(r: R) {}
1271 /// # fn foo () {
1272 /// use std::io::util::TeeReader;
1273 /// use std::io::{stdin, ByRefWriter};
1274 ///
1275 /// let mut output = Vec::new();
1276 ///
1277 /// {
1278 ///     // Don't give ownership of 'output' to the 'tee'. Instead we keep a
1279 ///     // handle to it in the outer scope
1280 ///     let mut tee = TeeReader::new(stdin(), output.by_ref());
1281 ///     process_input(tee);
1282 /// }
1283 ///
1284 /// println!("input processed: {}", output);
1285 /// # }
1286 /// ```
1287 pub struct RefWriter<'a, W:'a> {
1288     /// The underlying writer which this is referencing
1289     inner: &'a mut W
1290 }
1291
1292 impl<'a, W: Writer> Writer for RefWriter<'a, W> {
1293     #[inline]
1294     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()> { self.inner.write(buf) }
1295
1296     #[inline]
1297     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> { self.inner.flush() }
1298 }
1299
1300
1301 /// A Stream is a readable and a writable object. Data written is typically
1302 /// received by the object which reads receive data from.
1303 pub trait Stream: Reader + Writer { }
1304
1305 impl<T: Reader + Writer> Stream for T {}
1306
1307 /// An iterator that reads a line on each iteration,
1308 /// until `.read_line()` encounters `EndOfFile`.
1309 ///
1310 /// # Notes about the Iteration Protocol
1311 ///
1312 /// The `Lines` may yield `None` and thus terminate
1313 /// an iteration, but continue to yield elements if iteration
1314 /// is attempted again.
1315 ///
1316 /// # Error
1317 ///
1318 /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1319 /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1320 pub struct Lines<'r, T:'r> {
1321     buffer: &'r mut T,
1322 }
1323
1324 impl<'r, T: Buffer> Iterator for Lines<'r, T> {
1325     type Item = IoResult<String>;
1326
1327     fn next(&mut self) -> Option<IoResult<String>> {
1328         match self.buffer.read_line() {
1329             Ok(x) => Some(Ok(x)),
1330             Err(IoError { kind: EndOfFile, ..}) => None,
1331             Err(y) => Some(Err(y))
1332         }
1333     }
1334 }
1335
1336 /// An iterator that reads a utf8-encoded character on each iteration,
1337 /// until `.read_char()` encounters `EndOfFile`.
1338 ///
1339 /// # Notes about the Iteration Protocol
1340 ///
1341 /// The `Chars` may yield `None` and thus terminate
1342 /// an iteration, but continue to yield elements if iteration
1343 /// is attempted again.
1344 ///
1345 /// # Error
1346 ///
1347 /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1348 /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1349 pub struct Chars<'r, T:'r> {
1350     buffer: &'r mut T
1351 }
1352
1353 impl<'r, T: Buffer> Iterator for Chars<'r, T> {
1354     type Item = IoResult<char>;
1355
1356     fn next(&mut self) -> Option<IoResult<char>> {
1357         match self.buffer.read_char() {
1358             Ok(x) => Some(Ok(x)),
1359             Err(IoError { kind: EndOfFile, ..}) => None,
1360             Err(y) => Some(Err(y))
1361         }
1362     }
1363 }
1364
1365 /// A Buffer is a type of reader which has some form of internal buffering to
1366 /// allow certain kinds of reading operations to be more optimized than others.
1367 /// This type extends the `Reader` trait with a few methods that are not
1368 /// possible to reasonably implement with purely a read interface.
1369 pub trait Buffer: Reader {
1370     /// Fills the internal buffer of this object, returning the buffer contents.
1371     /// Note that none of the contents will be "read" in the sense that later
1372     /// calling `read` may return the same contents.
1373     ///
1374     /// The `consume` function must be called with the number of bytes that are
1375     /// consumed from this buffer returned to ensure that the bytes are never
1376     /// returned twice.
1377     ///
1378     /// # Error
1379     ///
1380     /// This function will return an I/O error if the underlying reader was
1381     /// read, but returned an error. Note that it is not an error to return a
1382     /// 0-length buffer.
1383     fn fill_buf<'a>(&'a mut self) -> IoResult<&'a [u8]>;
1384
1385     /// Tells this buffer that `amt` bytes have been consumed from the buffer,
1386     /// so they should no longer be returned in calls to `read`.
1387     fn consume(&mut self, amt: uint);
1388
1389     /// Reads the next line of input, interpreted as a sequence of UTF-8
1390     /// encoded Unicode codepoints. If a newline is encountered, then the
1391     /// newline is contained in the returned string.
1392     ///
1393     /// # Example
1394     ///
1395     /// ```rust
1396     /// use std::io::BufReader;
1397     ///
1398     /// let mut reader = BufReader::new(b"hello\nworld");
1399     /// assert_eq!("hello\n", &*reader.read_line().unwrap());
1400     /// ```
1401     ///
1402     /// # Error
1403     ///
1404     /// This function has the same error semantics as `read_until`:
1405     ///
1406     /// * All non-EOF errors will be returned immediately
1407     /// * If an error is returned previously consumed bytes are lost
1408     /// * EOF is only returned if no bytes have been read
1409     /// * Reach EOF may mean that the delimiter is not present in the return
1410     ///   value
1411     ///
1412     /// Additionally, this function can fail if the line of input read is not a
1413     /// valid UTF-8 sequence of bytes.
1414     fn read_line(&mut self) -> IoResult<String> {
1415         self.read_until(b'\n').and_then(|line|
1416             match String::from_utf8(line) {
1417                 Ok(s)  => Ok(s),
1418                 Err(_) => Err(standard_error(InvalidInput)),
1419             }
1420         )
1421     }
1422
1423     /// Reads a sequence of bytes leading up to a specified delimiter. Once the
1424     /// specified byte is encountered, reading ceases and the bytes up to and
1425     /// including the delimiter are returned.
1426     ///
1427     /// # Error
1428     ///
1429     /// If any I/O error is encountered other than EOF, the error is immediately
1430     /// returned. Note that this may discard bytes which have already been read,
1431     /// and those bytes will *not* be returned. It is recommended to use other
1432     /// methods if this case is worrying.
1433     ///
1434     /// If EOF is encountered, then this function will return EOF if 0 bytes
1435     /// have been read, otherwise the pending byte buffer is returned. This
1436     /// is the reason that the byte buffer returned may not always contain the
1437     /// delimiter.
1438     fn read_until(&mut self, byte: u8) -> IoResult<Vec<u8>> {
1439         let mut res = Vec::new();
1440
1441         let mut used;
1442         loop {
1443             {
1444                 let available = match self.fill_buf() {
1445                     Ok(n) => n,
1446                     Err(ref e) if res.len() > 0 && e.kind == EndOfFile => {
1447                         used = 0;
1448                         break
1449                     }
1450                     Err(e) => return Err(e)
1451                 };
1452                 match available.iter().position(|&b| b == byte) {
1453                     Some(i) => {
1454                         res.push_all(available[..i + 1]);
1455                         used = i + 1;
1456                         break
1457                     }
1458                     None => {
1459                         res.push_all(available);
1460                         used = available.len();
1461                     }
1462                 }
1463             }
1464             self.consume(used);
1465         }
1466         self.consume(used);
1467         Ok(res)
1468     }
1469
1470     /// Reads the next utf8-encoded character from the underlying stream.
1471     ///
1472     /// # Error
1473     ///
1474     /// If an I/O error occurs, or EOF, then this function will return `Err`.
1475     /// This function will also return error if the stream does not contain a
1476     /// valid utf-8 encoded codepoint as the next few bytes in the stream.
1477     fn read_char(&mut self) -> IoResult<char> {
1478         let first_byte = try!(self.read_byte());
1479         let width = unicode::str::utf8_char_width(first_byte);
1480         if width == 1 { return Ok(first_byte as char) }
1481         if width == 0 { return Err(standard_error(InvalidInput)) } // not utf8
1482         let mut buf = [first_byte, 0, 0, 0];
1483         {
1484             let mut start = 1;
1485             while start < width {
1486                 match try!(self.read(buf.slice_mut(start, width))) {
1487                     n if n == width - start => break,
1488                     n if n < width - start => { start += n; }
1489                     _ => return Err(standard_error(InvalidInput)),
1490                 }
1491             }
1492         }
1493         match str::from_utf8(buf[..width]).ok() {
1494             Some(s) => Ok(s.char_at(0)),
1495             None => Err(standard_error(InvalidInput))
1496         }
1497     }
1498 }
1499
1500 /// Extension methods for the Buffer trait which are included in the prelude.
1501 pub trait BufferPrelude {
1502     /// Create an iterator that reads a utf8-encoded character on each iteration
1503     /// until EOF.
1504     ///
1505     /// # Error
1506     ///
1507     /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1508     /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1509     fn chars<'r>(&'r mut self) -> Chars<'r, Self>;
1510
1511     /// Create an iterator that reads a line on each iteration until EOF.
1512     ///
1513     /// # Error
1514     ///
1515     /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1516     /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1517     fn lines<'r>(&'r mut self) -> Lines<'r, Self>;
1518 }
1519
1520 impl<T: Buffer> BufferPrelude for T {
1521     fn chars<'r>(&'r mut self) -> Chars<'r, T> {
1522         Chars { buffer: self }
1523     }
1524
1525     fn lines<'r>(&'r mut self) -> Lines<'r, T> {
1526         Lines { buffer: self }
1527     }
1528 }
1529
1530 /// When seeking, the resulting cursor is offset from a base by the offset given
1531 /// to the `seek` function. The base used is specified by this enumeration.
1532 #[derive(Copy)]
1533 pub enum SeekStyle {
1534     /// Seek from the beginning of the stream
1535     SeekSet,
1536     /// Seek from the end of the stream
1537     SeekEnd,
1538     /// Seek from the current position
1539     SeekCur,
1540 }
1541
1542 /// An object implementing `Seek` internally has some form of cursor which can
1543 /// be moved within a stream of bytes. The stream typically has a fixed size,
1544 /// allowing seeking relative to either end.
1545 pub trait Seek {
1546     /// Return position of file cursor in the stream
1547     fn tell(&self) -> IoResult<u64>;
1548
1549     /// Seek to an offset in a stream
1550     ///
1551     /// A successful seek clears the EOF indicator. Seeking beyond EOF is
1552     /// allowed, but seeking before position 0 is not allowed.
1553     ///
1554     /// # Errors
1555     ///
1556     /// * Seeking to a negative offset is considered an error
1557     /// * Seeking past the end of the stream does not modify the underlying
1558     ///   stream, but the next write may cause the previous data to be filled in
1559     ///   with a bit pattern.
1560     fn seek(&mut self, pos: i64, style: SeekStyle) -> IoResult<()>;
1561 }
1562
1563 /// A listener is a value that can consume itself to start listening for
1564 /// connections.
1565 ///
1566 /// Doing so produces some sort of Acceptor.
1567 pub trait Listener<T, A: Acceptor<T>> {
1568     /// Spin up the listener and start queuing incoming connections
1569     ///
1570     /// # Error
1571     ///
1572     /// Returns `Err` if this listener could not be bound to listen for
1573     /// connections. In all cases, this listener is consumed.
1574     fn listen(self) -> IoResult<A>;
1575 }
1576
1577 /// An acceptor is a value that presents incoming connections
1578 pub trait Acceptor<T> {
1579     /// Wait for and accept an incoming connection
1580     ///
1581     /// # Error
1582     ///
1583     /// Returns `Err` if an I/O error is encountered.
1584     fn accept(&mut self) -> IoResult<T>;
1585
1586     /// Create an iterator over incoming connection attempts.
1587     ///
1588     /// Note that I/O errors will be yielded by the iterator itself.
1589     fn incoming<'r>(&'r mut self) -> IncomingConnections<'r, Self> {
1590         IncomingConnections { inc: self }
1591     }
1592 }
1593
1594 /// An infinite iterator over incoming connection attempts.
1595 /// Calling `next` will block the task until a connection is attempted.
1596 ///
1597 /// Since connection attempts can continue forever, this iterator always returns
1598 /// `Some`. The `Some` contains the `IoResult` representing whether the
1599 /// connection attempt was successful.  A successful connection will be wrapped
1600 /// in `Ok`. A failed connection is represented as an `Err`.
1601 pub struct IncomingConnections<'a, Sized? A:'a> {
1602     inc: &'a mut A,
1603 }
1604
1605 impl<'a, T, Sized? A: Acceptor<T>> Iterator for IncomingConnections<'a, A> {
1606     type Item = IoResult<T>;
1607
1608     fn next(&mut self) -> Option<IoResult<T>> {
1609         Some(self.inc.accept())
1610     }
1611 }
1612
1613 /// Creates a standard error for a commonly used flavor of error. The `detail`
1614 /// field of the returned error will always be `None`.
1615 ///
1616 /// # Example
1617 ///
1618 /// ```
1619 /// use std::io;
1620 ///
1621 /// let eof = io::standard_error(io::EndOfFile);
1622 /// let einval = io::standard_error(io::InvalidInput);
1623 /// ```
1624 pub fn standard_error(kind: IoErrorKind) -> IoError {
1625     let desc = match kind {
1626         EndOfFile => "end of file",
1627         IoUnavailable => "I/O is unavailable",
1628         InvalidInput => "invalid input",
1629         OtherIoError => "unknown I/O error",
1630         FileNotFound => "file not found",
1631         PermissionDenied => "permission denied",
1632         ConnectionFailed => "connection failed",
1633         Closed => "stream is closed",
1634         ConnectionRefused => "connection refused",
1635         ConnectionReset => "connection reset",
1636         ConnectionAborted => "connection aborted",
1637         NotConnected => "not connected",
1638         BrokenPipe => "broken pipe",
1639         PathAlreadyExists => "file already exists",
1640         PathDoesntExist => "no such file",
1641         MismatchedFileTypeForOperation => "mismatched file type",
1642         ResourceUnavailable => "resource unavailable",
1643         TimedOut => "operation timed out",
1644         ShortWrite(..) => "short write",
1645         NoProgress => "no progress",
1646     };
1647     IoError {
1648         kind: kind,
1649         desc: desc,
1650         detail: None,
1651     }
1652 }
1653
1654 /// A mode specifies how a file should be opened or created. These modes are
1655 /// passed to `File::open_mode` and are used to control where the file is
1656 /// positioned when it is initially opened.
1657 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq)]
1658 pub enum FileMode {
1659     /// Opens a file positioned at the beginning.
1660     Open,
1661     /// Opens a file positioned at EOF.
1662     Append,
1663     /// Opens a file, truncating it if it already exists.
1664     Truncate,
1665 }
1666
1667 /// Access permissions with which the file should be opened. `File`s
1668 /// opened with `Read` will return an error if written to.
1669 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq)]
1670 pub enum FileAccess {
1671     /// Read-only access, requests to write will result in an error
1672     Read,
1673     /// Write-only access, requests to read will result in an error
1674     Write,
1675     /// Read-write access, no requests are denied by default
1676     ReadWrite,
1677 }
1678
1679 /// Different kinds of files which can be identified by a call to stat
1680 #[derive(Copy, PartialEq, Show, Hash, Clone)]
1681 pub enum FileType {
1682     /// This is a normal file, corresponding to `S_IFREG`
1683     RegularFile,
1684
1685     /// This file is a directory, corresponding to `S_IFDIR`
1686     Directory,
1687
1688     /// This file is a named pipe, corresponding to `S_IFIFO`
1689     NamedPipe,
1690
1691     /// This file is a block device, corresponding to `S_IFBLK`
1692     BlockSpecial,
1693
1694     /// This file is a symbolic link to another file, corresponding to `S_IFLNK`
1695     Symlink,
1696
1697     /// The type of this file is not recognized as one of the other categories
1698     Unknown,
1699 }
1700
1701 /// A structure used to describe metadata information about a file. This
1702 /// structure is created through the `stat` method on a `Path`.
1703 ///
1704 /// # Example
1705 ///
1706 /// ```
1707 /// # use std::io::fs::PathExtensions;
1708 /// # fn main() {}
1709 /// # fn foo() {
1710 /// let info = match Path::new("foo.txt").stat() {
1711 ///     Ok(stat) => stat,
1712 ///     Err(e) => panic!("couldn't read foo.txt: {}", e),
1713 /// };
1714 ///
1715 /// println!("byte size: {}", info.size);
1716 /// # }
1717 /// ```
1718 #[derive(Copy, Hash)]
1719 pub struct FileStat {
1720     /// The size of the file, in bytes
1721     pub size: u64,
1722     /// The kind of file this path points to (directory, file, pipe, etc.)
1723     pub kind: FileType,
1724     /// The file permissions currently on the file
1725     pub perm: FilePermission,
1726
1727     // FIXME(#10301): These time fields are pretty useless without an actual
1728     //                time representation, what are the milliseconds relative
1729     //                to?
1730
1731     /// The time that the file was created at, in platform-dependent
1732     /// milliseconds
1733     pub created: u64,
1734     /// The time that this file was last modified, in platform-dependent
1735     /// milliseconds
1736     pub modified: u64,
1737     /// The time that this file was last accessed, in platform-dependent
1738     /// milliseconds
1739     pub accessed: u64,
1740
1741     /// Information returned by stat() which is not guaranteed to be
1742     /// platform-independent. This information may be useful on some platforms,
1743     /// but it may have different meanings or no meaning at all on other
1744     /// platforms.
1745     ///
1746     /// Usage of this field is discouraged, but if access is desired then the
1747     /// fields are located here.
1748     #[unstable]
1749     pub unstable: UnstableFileStat,
1750 }
1751
1752 /// This structure represents all of the possible information which can be
1753 /// returned from a `stat` syscall which is not contained in the `FileStat`
1754 /// structure. This information is not necessarily platform independent, and may
1755 /// have different meanings or no meaning at all on some platforms.
1756 #[unstable]
1757 #[derive(Copy, Hash)]
1758 pub struct UnstableFileStat {
1759     /// The ID of the device containing the file.
1760     pub device: u64,
1761     /// The file serial number.
1762     pub inode: u64,
1763     /// The device ID.
1764     pub rdev: u64,
1765     /// The number of hard links to this file.
1766     pub nlink: u64,
1767     /// The user ID of the file.
1768     pub uid: u64,
1769     /// The group ID of the file.
1770     pub gid: u64,
1771     /// The optimal block size for I/O.
1772     pub blksize: u64,
1773     /// The blocks allocated for this file.
1774     pub blocks: u64,
1775     /// User-defined flags for the file.
1776     pub flags: u64,
1777     /// The file generation number.
1778     pub gen: u64,
1779 }
1780
1781 bitflags! {
1782     #[doc = "A set of permissions for a file or directory is represented"]
1783     #[doc = "by a set of flags which are or'd together."]
1784     flags FilePermission: u32 {
1785         const USER_READ     = 0o400,
1786         const USER_WRITE    = 0o200,
1787         const USER_EXECUTE  = 0o100,
1788         const GROUP_READ    = 0o040,
1789         const GROUP_WRITE   = 0o020,
1790         const GROUP_EXECUTE = 0o010,
1791         const OTHER_READ    = 0o004,
1792         const OTHER_WRITE   = 0o002,
1793         const OTHER_EXECUTE = 0o001,
1794
1795         const USER_RWX  = USER_READ.bits | USER_WRITE.bits | USER_EXECUTE.bits,
1796         const GROUP_RWX = GROUP_READ.bits | GROUP_WRITE.bits | GROUP_EXECUTE.bits,
1797         const OTHER_RWX = OTHER_READ.bits | OTHER_WRITE.bits | OTHER_EXECUTE.bits,
1798
1799         #[doc = "Permissions for user owned files, equivalent to 0644 on"]
1800         #[doc = "unix-like systems."]
1801         const USER_FILE = USER_READ.bits | USER_WRITE.bits | GROUP_READ.bits | OTHER_READ.bits,
1802
1803         #[doc = "Permissions for user owned directories, equivalent to 0755 on"]
1804         #[doc = "unix-like systems."]
1805         const USER_DIR  = USER_RWX.bits | GROUP_READ.bits | GROUP_EXECUTE.bits |
1806                    OTHER_READ.bits | OTHER_EXECUTE.bits,
1807
1808         #[doc = "Permissions for user owned executables, equivalent to 0755"]
1809         #[doc = "on unix-like systems."]
1810         const USER_EXEC = USER_DIR.bits,
1811
1812         #[doc = "All possible permissions enabled."]
1813         const ALL_PERMISSIONS = USER_RWX.bits | GROUP_RWX.bits | OTHER_RWX.bits,
1814     }
1815 }
1816
1817
1818 #[stable]
1819 impl Default for FilePermission {
1820     #[stable]
1821     #[inline]
1822     fn default() -> FilePermission { FilePermission::empty() }
1823 }
1824
1825 impl fmt::Show for FilePermission {
1826     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1827         write!(f, "{:04o}", self.bits)
1828     }
1829 }
1830
1831 #[cfg(test)]
1832 mod tests {
1833     use self::BadReaderBehavior::*;
1834     use super::{IoResult, Reader, MemReader, NoProgress, InvalidInput, Writer};
1835     use prelude::v1::{Ok, Vec, Buffer, SliceExt};
1836     use uint;
1837
1838     #[derive(Clone, PartialEq, Show)]
1839     enum BadReaderBehavior {
1840         GoodBehavior(uint),
1841         BadBehavior(uint)
1842     }
1843
1844     struct BadReader<T> {
1845         r: T,
1846         behavior: Vec<BadReaderBehavior>,
1847     }
1848
1849     impl<T: Reader> BadReader<T> {
1850         fn new(r: T, behavior: Vec<BadReaderBehavior>) -> BadReader<T> {
1851             BadReader { behavior: behavior, r: r }
1852         }
1853     }
1854
1855     impl<T: Reader> Reader for BadReader<T> {
1856         fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> {
1857             let BadReader { ref mut behavior, ref mut r } = *self;
1858             loop {
1859                 if behavior.is_empty() {
1860                     // fall back on good
1861                     return r.read(buf);
1862                 }
1863                 match behavior.as_mut_slice()[0] {
1864                     GoodBehavior(0) => (),
1865                     GoodBehavior(ref mut x) => {
1866                         *x -= 1;
1867                         return r.read(buf);
1868                     }
1869                     BadBehavior(0) => (),
1870                     BadBehavior(ref mut x) => {
1871                         *x -= 1;
1872                         return Ok(0);
1873                     }
1874                 };
1875                 behavior.remove(0);
1876             }
1877         }
1878     }
1879
1880     #[test]
1881     fn test_read_at_least() {
1882         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1883                                    vec![GoodBehavior(uint::MAX)]);
1884         let buf = &mut [0u8; 5];
1885         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1886         assert!(r.read_exact(5).unwrap().len() == 5); // read_exact uses read_at_least
1887         assert!(r.read_at_least(0, buf).is_ok());
1888
1889         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1890                                    vec![BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]);
1891         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1892
1893         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1894                                    vec![BadBehavior(1), GoodBehavior(1),
1895                                         BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]);
1896         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1897         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1898
1899         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1900                                    vec![BadBehavior(uint::MAX)]);
1901         assert_eq!(r.read_at_least(1, buf).unwrap_err().kind, NoProgress);
1902
1903         let mut r = MemReader::new(b"hello, world!".to_vec());
1904         assert_eq!(r.read_at_least(5, buf).unwrap(), 5);
1905         assert_eq!(r.read_at_least(6, buf).unwrap_err().kind, InvalidInput);
1906     }
1907
1908     #[test]
1909     fn test_push_at_least() {
1910         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1911                                    vec![GoodBehavior(uint::MAX)]);
1912         let mut buf = Vec::new();
1913         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1914         assert!(r.push_at_least(0, 5, &mut buf).is_ok());
1915
1916         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1917                                    vec![BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]);
1918         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1919
1920         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1921                                    vec![BadBehavior(1), GoodBehavior(1),
1922                                         BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]);
1923         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1924         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1925
1926         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(b"hello, world!".to_vec()),
1927                                    vec![BadBehavior(uint::MAX)]);
1928         assert_eq!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap_err().kind, NoProgress);
1929
1930         let mut r = MemReader::new(b"hello, world!".to_vec());
1931         assert_eq!(r.push_at_least(5, 1, &mut buf).unwrap_err().kind, InvalidInput);
1932     }
1933
1934     #[test]
1935     fn test_show() {
1936         use super::*;
1937
1938         assert_eq!(format!("{}", USER_READ), "0400");
1939         assert_eq!(format!("{}", USER_FILE), "0644");
1940         assert_eq!(format!("{}", USER_EXEC), "0755");
1941         assert_eq!(format!("{}", USER_RWX),  "0700");
1942         assert_eq!(format!("{}", GROUP_RWX), "0070");
1943         assert_eq!(format!("{}", OTHER_RWX), "0007");
1944         assert_eq!(format!("{}", ALL_PERMISSIONS), "0777");
1945         assert_eq!(format!("{}", USER_READ | USER_WRITE | OTHER_WRITE), "0602");
1946     }
1947
1948     fn _ensure_buffer_is_object_safe<T: Buffer>(x: &T) -> &Buffer {
1949         x as &Buffer
1950     }
1951 }