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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 and signal handling.
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().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
109     let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1", 80);
110
111     // bind the listener to the specified address
112     let mut acceptor = listener.listen();
113
114     fn handle_client(mut stream: TcpStream) {
115         // ...
116     # &mut stream; // silence unused mutability/variable warning
117     }
118     // accept connections and process them, spawning a new tasks for each one
119     for stream in acceptor.incoming() {
120         match stream {
121             Err(e) => { /* connection failed */ }
122             Ok(stream) => spawn(proc() {
123                 // connection succeeded
124                 handle_client(stream)
125             })
126         }
127     }
128
129     // close the socket server
130     drop(acceptor);
131     # }
132     ```
133
134
135 # Error Handling
136
137 I/O is an area where nearly every operation can result in unexpected
138 errors. Errors should be painfully visible when they happen, and handling them
139 should be easy to work with. It should be convenient to handle specific I/O
140 errors, and it should also be convenient to not deal with I/O errors.
141
142 Rust's I/O employs a combination of techniques to reduce boilerplate
143 while still providing feedback about errors. The basic strategy:
144
145 * All I/O operations return `IoResult<T>` which is equivalent to
146   `Result<T, IoError>`. The `Result` type is defined in the `std::result`
147   module.
148 * If the `Result` type goes unused, then the compiler will by default emit a
149   warning about the unused result. This is because `Result` has the
150   `#[must_use]` attribute.
151 * Common traits are implemented for `IoResult`, e.g.
152   `impl<R: Reader> Reader for IoResult<R>`, so that error values do not have
153   to be 'unwrapped' before use.
154
155 These features combine in the API to allow for expressions like
156 `File::create(&Path::new("diary.txt")).write(b"Met a girl.\n")`
157 without having to worry about whether "diary.txt" exists or whether
158 the write succeeds. As written, if either `new` or `write_line`
159 encounters an error then the result of the entire expression will
160 be an error.
161
162 If you wanted to handle the error though you might write:
163
164 ```rust
165 # #![allow(unused_must_use)]
166 use std::io::File;
167
168 match File::create(&Path::new("diary.txt")).write(b"Met a girl.\n") {
169     Ok(()) => (), // succeeded
170     Err(e) => println!("failed to write to my diary: {}", e),
171 }
172
173 # ::std::io::fs::unlink(&Path::new("diary.txt"));
174 ```
175
176 So what actually happens if `create` encounters an error?
177 It's important to know that what `new` returns is not a `File`
178 but an `IoResult<File>`.  If the file does not open, then `new` will simply
179 return `Err(..)`. Because there is an implementation of `Writer` (the trait
180 required ultimately required for types to implement `write_line`) there is no
181 need to inspect or unwrap the `IoResult<File>` and we simply call `write_line`
182 on it. If `new` returned an `Err(..)` then the followup call to `write_line`
183 will also return an error.
184
185 ## `try!`
186
187 Explicit pattern matching on `IoResult`s can get quite verbose, especially
188 when performing many I/O operations. Some examples (like those above) are
189 alleviated with extra methods implemented on `IoResult`, but others have more
190 complex interdependencies among each I/O operation.
191
192 The `try!` macro from `std::macros` is provided as a method of early-return
193 inside `Result`-returning functions. It expands to an early-return on `Err`
194 and otherwise unwraps the contained `Ok` value.
195
196 If you wanted to read several `u32`s from a file and return their product:
197
198 ```rust
199 use std::io::{File, IoResult};
200
201 fn file_product(p: &Path) -> IoResult<u32> {
202     let mut f = File::open(p);
203     let x1 = try!(f.read_le_u32());
204     let x2 = try!(f.read_le_u32());
205
206     Ok(x1 * x2)
207 }
208
209 match file_product(&Path::new("numbers.bin")) {
210     Ok(x) => println!("{}", x),
211     Err(e) => println!("Failed to read numbers!")
212 }
213 ```
214
215 With `try!` in `file_product`, each `read_le_u32` need not be directly
216 concerned with error handling; instead its caller is responsible for
217 responding to errors that may occur while attempting to read the numbers.
218
219 */
220
221 #![experimental]
222 #![deny(unused_must_use)]
223
224 use char::Char;
225 use collections::Collection;
226 use default::Default;
227 use fmt;
228 use int;
229 use iter::Iterator;
230 use libc;
231 use mem::transmute;
232 use ops::{BitOr, BitAnd, Sub, Not};
233 use option::{Option, Some, None};
234 use os;
235 use boxed::Box;
236 use result::{Ok, Err, Result};
237 use rt::rtio;
238 use slice::{Vector, MutableVector, ImmutableVector};
239 use str::{Str, StrSlice};
240 use str;
241 use string::String;
242 use uint;
243 use unicode::char::UnicodeChar;
244 use vec::Vec;
245
246 // Reexports
247 pub use self::stdio::stdin;
248 pub use self::stdio::stdout;
249 pub use self::stdio::stderr;
250 pub use self::stdio::print;
251 pub use self::stdio::println;
252
253 pub use self::fs::File;
254 pub use self::timer::Timer;
255 pub use self::net::ip::IpAddr;
256 pub use self::net::tcp::TcpListener;
257 pub use self::net::tcp::TcpStream;
258 pub use self::net::udp::UdpStream;
259 pub use self::pipe::PipeStream;
260 pub use self::process::{Process, Command};
261 pub use self::tempfile::TempDir;
262
263 pub use self::mem::{MemReader, BufReader, MemWriter, BufWriter};
264 pub use self::buffered::{BufferedReader, BufferedWriter, BufferedStream,
265                          LineBufferedWriter};
266 pub use self::comm_adapters::{ChanReader, ChanWriter};
267
268 // this comes first to get the iotest! macro
269 pub mod test;
270
271 mod buffered;
272 mod comm_adapters;
273 mod mem;
274 mod result;
275 mod tempfile;
276 pub mod extensions;
277 pub mod fs;
278 pub mod net;
279 pub mod pipe;
280 pub mod process;
281 pub mod signal;
282 pub mod stdio;
283 pub mod timer;
284 pub mod util;
285
286 /// The default buffer size for various I/O operations
287 // libuv recommends 64k buffers to maximize throughput
288 // https://groups.google.com/forum/#!topic/libuv/oQO1HJAIDdA
289 static DEFAULT_BUF_SIZE: uint = 1024 * 64;
290
291 /// A convenient typedef of the return value of any I/O action.
292 pub type IoResult<T> = Result<T, IoError>;
293
294 /// The type passed to I/O condition handlers to indicate error
295 ///
296 /// # FIXME
297 ///
298 /// Is something like this sufficient? It's kind of archaic
299 #[deriving(PartialEq, Eq, Clone)]
300 pub struct IoError {
301     /// An enumeration which can be matched against for determining the flavor
302     /// of error.
303     pub kind: IoErrorKind,
304     /// A human-readable description about the error
305     pub desc: &'static str,
306     /// Detailed information about this error, not always available
307     pub detail: Option<String>
308 }
309
310 impl IoError {
311     /// Convert an `errno` value into an `IoError`.
312     ///
313     /// If `detail` is `true`, the `detail` field of the `IoError`
314     /// struct is filled with an allocated string describing the error
315     /// in more detail, retrieved from the operating system.
316     pub fn from_errno(errno: uint, detail: bool) -> IoError {
317
318         #[cfg(windows)]
319         fn get_err(errno: i32) -> (IoErrorKind, &'static str) {
320             match errno {
321                 libc::EOF => (EndOfFile, "end of file"),
322                 libc::ERROR_NO_DATA => (BrokenPipe, "the pipe is being closed"),
323                 libc::ERROR_FILE_NOT_FOUND => (FileNotFound, "file not found"),
324                 libc::ERROR_INVALID_NAME => (InvalidInput, "invalid file name"),
325                 libc::WSAECONNREFUSED => (ConnectionRefused, "connection refused"),
326                 libc::WSAECONNRESET => (ConnectionReset, "connection reset"),
327                 libc::ERROR_ACCESS_DENIED | libc::WSAEACCES =>
328                     (PermissionDenied, "permission denied"),
329                 libc::WSAEWOULDBLOCK => {
330                     (ResourceUnavailable, "resource temporarily unavailable")
331                 }
332                 libc::WSAENOTCONN => (NotConnected, "not connected"),
333                 libc::WSAECONNABORTED => (ConnectionAborted, "connection aborted"),
334                 libc::WSAEADDRNOTAVAIL => (ConnectionRefused, "address not available"),
335                 libc::WSAEADDRINUSE => (ConnectionRefused, "address in use"),
336                 libc::ERROR_BROKEN_PIPE => (EndOfFile, "the pipe has ended"),
337                 libc::ERROR_OPERATION_ABORTED =>
338                     (TimedOut, "operation timed out"),
339                 libc::WSAEINVAL => (InvalidInput, "invalid argument"),
340                 libc::ERROR_CALL_NOT_IMPLEMENTED =>
341                     (IoUnavailable, "function not implemented"),
342                 libc::ERROR_INVALID_HANDLE =>
343                     (MismatchedFileTypeForOperation,
344                      "invalid handle provided to function"),
345                 libc::ERROR_NOTHING_TO_TERMINATE =>
346                     (InvalidInput, "no process to kill"),
347
348                 // libuv maps this error code to EISDIR. we do too. if it is found
349                 // to be incorrect, we can add in some more machinery to only
350                 // return this message when ERROR_INVALID_FUNCTION after certain
351                 // win32 calls.
352                 libc::ERROR_INVALID_FUNCTION => (InvalidInput,
353                                                  "illegal operation on a directory"),
354
355                 _ => (OtherIoError, "unknown error")
356             }
357         }
358
359         #[cfg(not(windows))]
360         fn get_err(errno: i32) -> (IoErrorKind, &'static str) {
361             // FIXME: this should probably be a bit more descriptive...
362             match errno {
363                 libc::EOF => (EndOfFile, "end of file"),
364                 libc::ECONNREFUSED => (ConnectionRefused, "connection refused"),
365                 libc::ECONNRESET => (ConnectionReset, "connection reset"),
366                 libc::EPERM | libc::EACCES =>
367                     (PermissionDenied, "permission denied"),
368                 libc::EPIPE => (BrokenPipe, "broken pipe"),
369                 libc::ENOTCONN => (NotConnected, "not connected"),
370                 libc::ECONNABORTED => (ConnectionAborted, "connection aborted"),
371                 libc::EADDRNOTAVAIL => (ConnectionRefused, "address not available"),
372                 libc::EADDRINUSE => (ConnectionRefused, "address in use"),
373                 libc::ENOENT => (FileNotFound, "no such file or directory"),
374                 libc::EISDIR => (InvalidInput, "illegal operation on a directory"),
375                 libc::ENOSYS => (IoUnavailable, "function not implemented"),
376                 libc::EINVAL => (InvalidInput, "invalid argument"),
377                 libc::ENOTTY =>
378                     (MismatchedFileTypeForOperation,
379                      "file descriptor is not a TTY"),
380                 libc::ETIMEDOUT => (TimedOut, "operation timed out"),
381                 libc::ECANCELED => (TimedOut, "operation aborted"),
382
383                 // These two constants can have the same value on some systems,
384                 // but different values on others, so we can't use a match
385                 // clause
386                 x if x == libc::EAGAIN || x == libc::EWOULDBLOCK =>
387                     (ResourceUnavailable, "resource temporarily unavailable"),
388
389                 _ => (OtherIoError, "unknown error")
390             }
391         }
392
393         let (kind, desc) = get_err(errno as i32);
394         IoError {
395             kind: kind,
396             desc: desc,
397             detail: if detail && kind == OtherIoError {
398                 Some(os::error_string(errno).as_slice().chars().map(|c| c.to_lowercase()).collect())
399             } else {
400                 None
401             },
402         }
403     }
404
405     /// Retrieve the last error to occur as a (detailed) IoError.
406     ///
407     /// This uses the OS `errno`, and so there should not be any task
408     /// descheduling or migration (other than that performed by the
409     /// operating system) between the call(s) for which errors are
410     /// being checked and the call of this function.
411     pub fn last_error() -> IoError {
412         IoError::from_errno(os::errno() as uint, true)
413     }
414
415     fn from_rtio_error(err: rtio::IoError) -> IoError {
416         let rtio::IoError { code, extra, detail } = err;
417         let mut ioerr = IoError::from_errno(code, false);
418         ioerr.detail = detail;
419         ioerr.kind = match ioerr.kind {
420             TimedOut if extra > 0 => ShortWrite(extra),
421             k => k,
422         };
423         return ioerr;
424     }
425 }
426
427 impl fmt::Show for IoError {
428     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
429         match *self {
430             IoError { kind: OtherIoError, desc: "unknown error", detail: Some(ref detail) } =>
431                 write!(fmt, "{}", detail),
432             IoError { detail: None, desc, .. } =>
433                 write!(fmt, "{}", desc),
434             IoError { detail: Some(ref detail), desc, .. } =>
435                 write!(fmt, "{} ({})", desc, detail)
436         }
437     }
438 }
439
440 /// A list specifying general categories of I/O error.
441 #[deriving(PartialEq, Eq, Clone, Show)]
442 pub enum IoErrorKind {
443     /// Any I/O error not part of this list.
444     OtherIoError,
445     /// The operation could not complete because end of file was reached.
446     EndOfFile,
447     /// The file was not found.
448     FileNotFound,
449     /// The file permissions disallowed access to this file.
450     PermissionDenied,
451     /// A network connection failed for some reason not specified in this list.
452     ConnectionFailed,
453     /// The network operation failed because the network connection was closed.
454     Closed,
455     /// The connection was refused by the remote server.
456     ConnectionRefused,
457     /// The connection was reset by the remote server.
458     ConnectionReset,
459     /// The connection was aborted (terminated) by the remote server.
460     ConnectionAborted,
461     /// The network operation failed because it was not connected yet.
462     NotConnected,
463     /// The operation failed because a pipe was closed.
464     BrokenPipe,
465     /// A file already existed with that name.
466     PathAlreadyExists,
467     /// No file exists at that location.
468     PathDoesntExist,
469     /// The path did not specify the type of file that this operation required. For example,
470     /// attempting to copy a directory with the `fs::copy()` operation will fail with this error.
471     MismatchedFileTypeForOperation,
472     /// The operation temporarily failed (for example, because a signal was received), and retrying
473     /// may succeed.
474     ResourceUnavailable,
475     /// No I/O functionality is available for this task.
476     IoUnavailable,
477     /// A parameter was incorrect in a way that caused an I/O error not part of this list.
478     InvalidInput,
479     /// The I/O operation's timeout expired, causing it to be canceled.
480     TimedOut,
481     /// This write operation failed to write all of its data.
482     ///
483     /// Normally the write() method on a Writer guarantees that all of its data
484     /// has been written, but some operations may be terminated after only
485     /// partially writing some data. An example of this is a timed out write
486     /// which successfully wrote a known number of bytes, but bailed out after
487     /// doing so.
488     ///
489     /// The payload contained as part of this variant is the number of bytes
490     /// which are known to have been successfully written.
491     ShortWrite(uint),
492     /// The Reader returned 0 bytes from `read()` too many times.
493     NoProgress,
494 }
495
496 /// A trait that lets you add a `detail` to an IoError easily
497 trait UpdateIoError<T> {
498     /// Returns an IoError with updated description and detail
499     fn update_err(self, desc: &'static str, detail: |&IoError| -> String) -> Self;
500
501     /// Returns an IoError with updated detail
502     fn update_detail(self, detail: |&IoError| -> String) -> Self;
503
504     /// Returns an IoError with update description
505     fn update_desc(self, desc: &'static str) -> Self;
506 }
507
508 impl<T> UpdateIoError<T> for IoResult<T> {
509     fn update_err(self, desc: &'static str, detail: |&IoError| -> String) -> IoResult<T> {
510         self.map_err(|mut e| {
511             let detail = detail(&e);
512             e.desc = desc;
513             e.detail = Some(detail);
514             e
515         })
516     }
517
518     fn update_detail(self, detail: |&IoError| -> String) -> IoResult<T> {
519         self.map_err(|mut e| { e.detail = Some(detail(&e)); e })
520     }
521
522     fn update_desc(self, desc: &'static str) -> IoResult<T> {
523         self.map_err(|mut e| { e.desc = desc; e })
524     }
525 }
526
527 static NO_PROGRESS_LIMIT: uint = 1000;
528
529 /// A trait for objects which are byte-oriented streams. Readers are defined by
530 /// one method, `read`. This function will block until data is available,
531 /// filling in the provided buffer with any data read.
532 ///
533 /// Readers are intended to be composable with one another. Many objects
534 /// throughout the I/O and related libraries take and provide types which
535 /// implement the `Reader` trait.
536 pub trait Reader {
537
538     // Only method which need to get implemented for this trait
539
540     /// Read bytes, up to the length of `buf` and place them in `buf`.
541     /// Returns the number of bytes read. The number of bytes read may
542     /// be less than the number requested, even 0. Returns `Err` on EOF.
543     ///
544     /// # Error
545     ///
546     /// If an error occurs during this I/O operation, then it is returned as
547     /// `Err(IoError)`. Note that end-of-file is considered an error, and can be
548     /// inspected for in the error's `kind` field. Also note that reading 0
549     /// bytes is not considered an error in all circumstances
550     ///
551     /// # Implementation Note
552     ///
553     /// When implementing this method on a new Reader, you are strongly encouraged
554     /// not to return 0 if you can avoid it.
555     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint>;
556
557     // Convenient helper methods based on the above methods
558
559     /// Reads at least `min` bytes and places them in `buf`.
560     /// Returns the number of bytes read.
561     ///
562     /// This will continue to call `read` until at least `min` bytes have been
563     /// read. If `read` returns 0 too many times, `NoProgress` will be
564     /// returned.
565     ///
566     /// # Error
567     ///
568     /// If an error occurs at any point, that error is returned, and no further
569     /// bytes are read.
570     fn read_at_least(&mut self, min: uint, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> {
571         if min > buf.len() {
572             return Err(IoError {
573                 detail: Some(String::from_str("the buffer is too short")),
574                 ..standard_error(InvalidInput)
575             });
576         }
577         let mut read = 0;
578         while read < min {
579             let mut zeroes = 0;
580             loop {
581                 match self.read(buf.mut_slice_from(read)) {
582                     Ok(0) => {
583                         zeroes += 1;
584                         if zeroes >= NO_PROGRESS_LIMIT {
585                             return Err(standard_error(NoProgress));
586                         }
587                     }
588                     Ok(n) => {
589                         read += n;
590                         break;
591                     }
592                     err@Err(_) => return err
593                 }
594             }
595         }
596         Ok(read)
597     }
598
599     /// Reads a single byte. Returns `Err` on EOF.
600     fn read_byte(&mut self) -> IoResult<u8> {
601         let mut buf = [0];
602         try!(self.read_at_least(1, buf));
603         Ok(buf[0])
604     }
605
606     /// Reads up to `len` bytes and appends them to a vector.
607     /// Returns the number of bytes read. The number of bytes read may be
608     /// less than the number requested, even 0. Returns Err on EOF.
609     ///
610     /// # Error
611     ///
612     /// If an error occurs during this I/O operation, then it is returned
613     /// as `Err(IoError)`. See `read()` for more details.
614     fn push(&mut self, len: uint, buf: &mut Vec<u8>) -> IoResult<uint> {
615         let start_len = buf.len();
616         buf.reserve_additional(len);
617
618         let n = {
619             let s = unsafe { slice_vec_capacity(buf, start_len, start_len + len) };
620             try!(self.read(s))
621         };
622         unsafe { buf.set_len(start_len + n) };
623         Ok(n)
624     }
625
626     /// Reads at least `min` bytes, but no more than `len`, and appends them to
627     /// a vector.
628     /// Returns the number of bytes read.
629     ///
630     /// This will continue to call `read` until at least `min` bytes have been
631     /// read. If `read` returns 0 too many times, `NoProgress` will be
632     /// returned.
633     ///
634     /// # Error
635     ///
636     /// If an error occurs at any point, that error is returned, and no further
637     /// bytes are read.
638     fn push_at_least(&mut self, min: uint, len: uint, buf: &mut Vec<u8>) -> IoResult<uint> {
639         if min > len {
640             return Err(IoError {
641                 detail: Some(String::from_str("the buffer is too short")),
642                 ..standard_error(InvalidInput)
643             });
644         }
645
646         let start_len = buf.len();
647         buf.reserve_additional(len);
648
649         // we can't just use self.read_at_least(min, slice) because we need to push
650         // successful reads onto the vector before any returned errors.
651
652         let mut read = 0;
653         while read < min {
654             read += {
655                 let s = unsafe { slice_vec_capacity(buf, start_len + read, start_len + len) };
656                 try!(self.read_at_least(1, s))
657             };
658             unsafe { buf.set_len(start_len + read) };
659         }
660         Ok(read)
661     }
662
663     /// Reads exactly `len` bytes and gives you back a new vector of length
664     /// `len`
665     ///
666     /// # Error
667     ///
668     /// Fails with the same conditions as `read`. Additionally returns error
669     /// on EOF. Note that if an error is returned, then some number of bytes may
670     /// have already been consumed from the underlying reader, and they are lost
671     /// (not returned as part of the error). If this is unacceptable, then it is
672     /// recommended to use the `push_at_least` or `read` methods.
673     fn read_exact(&mut self, len: uint) -> IoResult<Vec<u8>> {
674         let mut buf = Vec::with_capacity(len);
675         match self.push_at_least(len, len, &mut buf) {
676             Ok(_) => Ok(buf),
677             Err(e) => Err(e),
678         }
679     }
680
681     /// Reads all remaining bytes from the stream.
682     ///
683     /// # Error
684     ///
685     /// Returns any non-EOF error immediately. Previously read bytes are
686     /// discarded when an error is returned.
687     ///
688     /// When EOF is encountered, all bytes read up to that point are returned.
689     fn read_to_end(&mut self) -> IoResult<Vec<u8>> {
690         let mut buf = Vec::with_capacity(DEFAULT_BUF_SIZE);
691         loop {
692             match self.push_at_least(1, DEFAULT_BUF_SIZE, &mut buf) {
693                 Ok(_) => {}
694                 Err(ref e) if e.kind == EndOfFile => break,
695                 Err(e) => return Err(e)
696             }
697         }
698         return Ok(buf);
699     }
700
701     /// Reads all of the remaining bytes of this stream, interpreting them as a
702     /// UTF-8 encoded stream. The corresponding string is returned.
703     ///
704     /// # Error
705     ///
706     /// This function returns all of the same errors as `read_to_end` with an
707     /// additional error if the reader's contents are not a valid sequence of
708     /// UTF-8 bytes.
709     fn read_to_string(&mut self) -> IoResult<String> {
710         self.read_to_end().and_then(|s| {
711             match String::from_utf8(s) {
712                 Ok(s)  => Ok(s),
713                 Err(_) => Err(standard_error(InvalidInput)),
714             }
715         })
716     }
717
718     /// Create an iterator that reads a single byte on
719     /// each iteration, until EOF.
720     ///
721     /// # Error
722     ///
723     /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
724     /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
725     fn bytes<'r>(&'r mut self) -> extensions::Bytes<'r, Self> {
726         extensions::Bytes::new(self)
727     }
728
729     // Byte conversion helpers
730
731     /// Reads `n` little-endian unsigned integer bytes.
732     ///
733     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
734     fn read_le_uint_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<u64> {
735         assert!(nbytes > 0 && nbytes <= 8);
736
737         let mut val = 0u64;
738         let mut pos = 0;
739         let mut i = nbytes;
740         while i > 0 {
741             val += (try!(self.read_u8()) as u64) << pos;
742             pos += 8;
743             i -= 1;
744         }
745         Ok(val)
746     }
747
748     /// Reads `n` little-endian signed integer bytes.
749     ///
750     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
751     fn read_le_int_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<i64> {
752         self.read_le_uint_n(nbytes).map(|i| extend_sign(i, nbytes))
753     }
754
755     /// Reads `n` big-endian unsigned integer bytes.
756     ///
757     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
758     fn read_be_uint_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<u64> {
759         assert!(nbytes > 0 && nbytes <= 8);
760
761         let mut val = 0u64;
762         let mut i = nbytes;
763         while i > 0 {
764             i -= 1;
765             val += (try!(self.read_u8()) as u64) << i * 8;
766         }
767         Ok(val)
768     }
769
770     /// Reads `n` big-endian signed integer bytes.
771     ///
772     /// `n` must be between 1 and 8, inclusive.
773     fn read_be_int_n(&mut self, nbytes: uint) -> IoResult<i64> {
774         self.read_be_uint_n(nbytes).map(|i| extend_sign(i, nbytes))
775     }
776
777     /// Reads a little-endian unsigned integer.
778     ///
779     /// The number of bytes returned is system-dependent.
780     fn read_le_uint(&mut self) -> IoResult<uint> {
781         self.read_le_uint_n(uint::BYTES).map(|i| i as uint)
782     }
783
784     /// Reads a little-endian integer.
785     ///
786     /// The number of bytes returned is system-dependent.
787     fn read_le_int(&mut self) -> IoResult<int> {
788         self.read_le_int_n(int::BYTES).map(|i| i as int)
789     }
790
791     /// Reads a big-endian unsigned integer.
792     ///
793     /// The number of bytes returned is system-dependent.
794     fn read_be_uint(&mut self) -> IoResult<uint> {
795         self.read_be_uint_n(uint::BYTES).map(|i| i as uint)
796     }
797
798     /// Reads a big-endian integer.
799     ///
800     /// The number of bytes returned is system-dependent.
801     fn read_be_int(&mut self) -> IoResult<int> {
802         self.read_be_int_n(int::BYTES).map(|i| i as int)
803     }
804
805     /// Reads a big-endian `u64`.
806     ///
807     /// `u64`s are 8 bytes long.
808     fn read_be_u64(&mut self) -> IoResult<u64> {
809         self.read_be_uint_n(8)
810     }
811
812     /// Reads a big-endian `u32`.
813     ///
814     /// `u32`s are 4 bytes long.
815     fn read_be_u32(&mut self) -> IoResult<u32> {
816         self.read_be_uint_n(4).map(|i| i as u32)
817     }
818
819     /// Reads a big-endian `u16`.
820     ///
821     /// `u16`s are 2 bytes long.
822     fn read_be_u16(&mut self) -> IoResult<u16> {
823         self.read_be_uint_n(2).map(|i| i as u16)
824     }
825
826     /// Reads a big-endian `i64`.
827     ///
828     /// `i64`s are 8 bytes long.
829     fn read_be_i64(&mut self) -> IoResult<i64> {
830         self.read_be_int_n(8)
831     }
832
833     /// Reads a big-endian `i32`.
834     ///
835     /// `i32`s are 4 bytes long.
836     fn read_be_i32(&mut self) -> IoResult<i32> {
837         self.read_be_int_n(4).map(|i| i as i32)
838     }
839
840     /// Reads a big-endian `i16`.
841     ///
842     /// `i16`s are 2 bytes long.
843     fn read_be_i16(&mut self) -> IoResult<i16> {
844         self.read_be_int_n(2).map(|i| i as i16)
845     }
846
847     /// Reads a big-endian `f64`.
848     ///
849     /// `f64`s are 8 byte, IEEE754 double-precision floating point numbers.
850     fn read_be_f64(&mut self) -> IoResult<f64> {
851         self.read_be_u64().map(|i| unsafe {
852             transmute::<u64, f64>(i)
853         })
854     }
855
856     /// Reads a big-endian `f32`.
857     ///
858     /// `f32`s are 4 byte, IEEE754 single-precision floating point numbers.
859     fn read_be_f32(&mut self) -> IoResult<f32> {
860         self.read_be_u32().map(|i| unsafe {
861             transmute::<u32, f32>(i)
862         })
863     }
864
865     /// Reads a little-endian `u64`.
866     ///
867     /// `u64`s are 8 bytes long.
868     fn read_le_u64(&mut self) -> IoResult<u64> {
869         self.read_le_uint_n(8)
870     }
871
872     /// Reads a little-endian `u32`.
873     ///
874     /// `u32`s are 4 bytes long.
875     fn read_le_u32(&mut self) -> IoResult<u32> {
876         self.read_le_uint_n(4).map(|i| i as u32)
877     }
878
879     /// Reads a little-endian `u16`.
880     ///
881     /// `u16`s are 2 bytes long.
882     fn read_le_u16(&mut self) -> IoResult<u16> {
883         self.read_le_uint_n(2).map(|i| i as u16)
884     }
885
886     /// Reads a little-endian `i64`.
887     ///
888     /// `i64`s are 8 bytes long.
889     fn read_le_i64(&mut self) -> IoResult<i64> {
890         self.read_le_int_n(8)
891     }
892
893     /// Reads a little-endian `i32`.
894     ///
895     /// `i32`s are 4 bytes long.
896     fn read_le_i32(&mut self) -> IoResult<i32> {
897         self.read_le_int_n(4).map(|i| i as i32)
898     }
899
900     /// Reads a little-endian `i16`.
901     ///
902     /// `i16`s are 2 bytes long.
903     fn read_le_i16(&mut self) -> IoResult<i16> {
904         self.read_le_int_n(2).map(|i| i as i16)
905     }
906
907     /// Reads a little-endian `f64`.
908     ///
909     /// `f64`s are 8 byte, IEEE754 double-precision floating point numbers.
910     fn read_le_f64(&mut self) -> IoResult<f64> {
911         self.read_le_u64().map(|i| unsafe {
912             transmute::<u64, f64>(i)
913         })
914     }
915
916     /// Reads a little-endian `f32`.
917     ///
918     /// `f32`s are 4 byte, IEEE754 single-precision floating point numbers.
919     fn read_le_f32(&mut self) -> IoResult<f32> {
920         self.read_le_u32().map(|i| unsafe {
921             transmute::<u32, f32>(i)
922         })
923     }
924
925     /// Read a u8.
926     ///
927     /// `u8`s are 1 byte.
928     fn read_u8(&mut self) -> IoResult<u8> {
929         self.read_byte()
930     }
931
932     /// Read an i8.
933     ///
934     /// `i8`s are 1 byte.
935     fn read_i8(&mut self) -> IoResult<i8> {
936         self.read_byte().map(|i| i as i8)
937     }
938
939     /// Creates a wrapper around a mutable reference to the reader.
940     ///
941     /// This is useful to allow applying adaptors while still
942     /// retaining ownership of the original value.
943     fn by_ref<'a>(&'a mut self) -> RefReader<'a, Self> {
944         RefReader { inner: self }
945     }
946 }
947
948 impl Reader for Box<Reader> {
949     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> { self.read(buf) }
950 }
951
952 impl<'a> Reader for &'a mut Reader {
953     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> { self.read(buf) }
954 }
955
956 /// Returns a slice of `v` between `start` and `end`.
957 ///
958 /// Similar to `slice()` except this function only bounds the slice on the
959 /// capacity of `v`, not the length.
960 ///
961 /// # Failure
962 ///
963 /// Fails when `start` or `end` point outside the capacity of `v`, or when
964 /// `start` > `end`.
965 // Private function here because we aren't sure if we want to expose this as
966 // API yet. If so, it should be a method on Vec.
967 unsafe fn slice_vec_capacity<'a, T>(v: &'a mut Vec<T>, start: uint, end: uint) -> &'a mut [T] {
968     use raw::Slice;
969     use ptr::RawPtr;
970
971     assert!(start <= end);
972     assert!(end <= v.capacity());
973     transmute(Slice {
974         data: v.as_ptr().offset(start as int),
975         len: end - start
976     })
977 }
978
979 /// A `RefReader` is a struct implementing `Reader` which contains a reference
980 /// to another reader. This is often useful when composing streams.
981 ///
982 /// # Example
983 ///
984 /// ```
985 /// # fn main() {}
986 /// # fn process_input<R: Reader>(r: R) {}
987 /// # fn foo() {
988 /// use std::io;
989 /// use std::io::util::LimitReader;
990 ///
991 /// let mut stream = io::stdin();
992 ///
993 /// // Only allow the function to process at most one kilobyte of input
994 /// {
995 ///     let stream = LimitReader::new(stream.by_ref(), 1024);
996 ///     process_input(stream);
997 /// }
998 ///
999 /// // 'stream' is still available for use here
1000 ///
1001 /// # }
1002 /// ```
1003 pub struct RefReader<'a, R> {
1004     /// The underlying reader which this is referencing
1005     inner: &'a mut R
1006 }
1007
1008 impl<'a, R: Reader> Reader for RefReader<'a, R> {
1009     fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> { self.inner.read(buf) }
1010 }
1011
1012 impl<'a, R: Buffer> Buffer for RefReader<'a, R> {
1013     fn fill_buf<'a>(&'a mut self) -> IoResult<&'a [u8]> { self.inner.fill_buf() }
1014     fn consume(&mut self, amt: uint) { self.inner.consume(amt) }
1015 }
1016
1017 fn extend_sign(val: u64, nbytes: uint) -> i64 {
1018     let shift = (8 - nbytes) * 8;
1019     (val << shift) as i64 >> shift
1020 }
1021
1022 /// A trait for objects which are byte-oriented streams. Writers are defined by
1023 /// one method, `write`. This function will block until the provided buffer of
1024 /// bytes has been entirely written, and it will return any failures which occur.
1025 ///
1026 /// Another commonly overridden method is the `flush` method for writers such as
1027 /// buffered writers.
1028 ///
1029 /// Writers are intended to be composable with one another. Many objects
1030 /// throughout the I/O and related libraries take and provide types which
1031 /// implement the `Writer` trait.
1032 pub trait Writer {
1033     /// Write the entirety of a given buffer
1034     ///
1035     /// # Errors
1036     ///
1037     /// If an error happens during the I/O operation, the error is returned as
1038     /// `Err`. Note that it is considered an error if the entire buffer could
1039     /// not be written, and if an error is returned then it is unknown how much
1040     /// data (if any) was actually written.
1041     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()>;
1042
1043     /// Flush this output stream, ensuring that all intermediately buffered
1044     /// contents reach their destination.
1045     ///
1046     /// This is by default a no-op and implementers of the `Writer` trait should
1047     /// decide whether their stream needs to be buffered or not.
1048     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> { Ok(()) }
1049
1050     /// Writes a formatted string into this writer, returning any error
1051     /// encountered.
1052     ///
1053     /// This method is primarily used to interface with the `format_args!`
1054     /// macro, but it is rare that this should explicitly be called. The
1055     /// `write!` macro should be favored to invoke this method instead.
1056     ///
1057     /// # Errors
1058     ///
1059     /// This function will return any I/O error reported while formatting.
1060     fn write_fmt(&mut self, fmt: &fmt::Arguments) -> IoResult<()> {
1061         // Create a shim which translates a Writer to a FormatWriter and saves
1062         // off I/O errors. instead of discarding them
1063         struct Adaptor<'a, T> {
1064             inner: &'a mut T,
1065             error: IoResult<()>,
1066         }
1067         impl<'a, T: Writer> fmt::FormatWriter for Adaptor<'a, T> {
1068             fn write(&mut self, bytes: &[u8]) -> fmt::Result {
1069                 match self.inner.write(bytes) {
1070                     Ok(()) => Ok(()),
1071                     Err(e) => {
1072                         self.error = Err(e);
1073                         Err(fmt::WriteError)
1074                     }
1075                 }
1076             }
1077         }
1078
1079         let mut output = Adaptor { inner: self, error: Ok(()) };
1080         match fmt::write(&mut output, fmt) {
1081             Ok(()) => Ok(()),
1082             Err(..) => output.error
1083         }
1084     }
1085
1086     /// Write a rust string into this sink.
1087     ///
1088     /// The bytes written will be the UTF-8 encoded version of the input string.
1089     /// If other encodings are desired, it is recommended to compose this stream
1090     /// with another performing the conversion, or to use `write` with a
1091     /// converted byte-array instead.
1092     #[inline]
1093     fn write_str(&mut self, s: &str) -> IoResult<()> {
1094         self.write(s.as_bytes())
1095     }
1096
1097     /// Writes a string into this sink, and then writes a literal newline (`\n`)
1098     /// byte afterwards. Note that the writing of the newline is *not* atomic in
1099     /// the sense that the call to `write` is invoked twice (once with the
1100     /// string and once with a newline character).
1101     ///
1102     /// If other encodings or line ending flavors are desired, it is recommended
1103     /// that the `write` method is used specifically instead.
1104     #[inline]
1105     fn write_line(&mut self, s: &str) -> IoResult<()> {
1106         self.write_str(s).and_then(|()| self.write(['\n' as u8]))
1107     }
1108
1109     /// Write a single char, encoded as UTF-8.
1110     #[inline]
1111     fn write_char(&mut self, c: char) -> IoResult<()> {
1112         let mut buf = [0u8, ..4];
1113         let n = c.encode_utf8(buf.as_mut_slice());
1114         self.write(buf.slice_to(n))
1115     }
1116
1117     /// Write the result of passing n through `int::to_str_bytes`.
1118     #[inline]
1119     fn write_int(&mut self, n: int) -> IoResult<()> {
1120         write!(self, "{:d}", n)
1121     }
1122
1123     /// Write the result of passing n through `uint::to_str_bytes`.
1124     #[inline]
1125     fn write_uint(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
1126         write!(self, "{:u}", n)
1127     }
1128
1129     /// Write a little-endian uint (number of bytes depends on system).
1130     #[inline]
1131     fn write_le_uint(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
1132         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, uint::BYTES, |v| self.write(v))
1133     }
1134
1135     /// Write a little-endian int (number of bytes depends on system).
1136     #[inline]
1137     fn write_le_int(&mut self, n: int) -> IoResult<()> {
1138         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, int::BYTES, |v| self.write(v))
1139     }
1140
1141     /// Write a big-endian uint (number of bytes depends on system).
1142     #[inline]
1143     fn write_be_uint(&mut self, n: uint) -> IoResult<()> {
1144         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, uint::BYTES, |v| self.write(v))
1145     }
1146
1147     /// Write a big-endian int (number of bytes depends on system).
1148     #[inline]
1149     fn write_be_int(&mut self, n: int) -> IoResult<()> {
1150         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, int::BYTES, |v| self.write(v))
1151     }
1152
1153     /// Write a big-endian u64 (8 bytes).
1154     #[inline]
1155     fn write_be_u64(&mut self, n: u64) -> IoResult<()> {
1156         extensions::u64_to_be_bytes(n, 8u, |v| self.write(v))
1157     }
1158
1159     /// Write a big-endian u32 (4 bytes).
1160     #[inline]
1161     fn write_be_u32(&mut self, n: u32) -> IoResult<()> {
1162         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1163     }
1164
1165     /// Write a big-endian u16 (2 bytes).
1166     #[inline]
1167     fn write_be_u16(&mut self, n: u16) -> IoResult<()> {
1168         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1169     }
1170
1171     /// Write a big-endian i64 (8 bytes).
1172     #[inline]
1173     fn write_be_i64(&mut self, n: i64) -> IoResult<()> {
1174         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 8u, |v| self.write(v))
1175     }
1176
1177     /// Write a big-endian i32 (4 bytes).
1178     #[inline]
1179     fn write_be_i32(&mut self, n: i32) -> IoResult<()> {
1180         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1181     }
1182
1183     /// Write a big-endian i16 (2 bytes).
1184     #[inline]
1185     fn write_be_i16(&mut self, n: i16) -> IoResult<()> {
1186         extensions::u64_to_be_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1187     }
1188
1189     /// Write a big-endian IEEE754 double-precision floating-point (8 bytes).
1190     #[inline]
1191     fn write_be_f64(&mut self, f: f64) -> IoResult<()> {
1192         unsafe {
1193             self.write_be_u64(transmute(f))
1194         }
1195     }
1196
1197     /// Write a big-endian IEEE754 single-precision floating-point (4 bytes).
1198     #[inline]
1199     fn write_be_f32(&mut self, f: f32) -> IoResult<()> {
1200         unsafe {
1201             self.write_be_u32(transmute(f))
1202         }
1203     }
1204
1205     /// Write a little-endian u64 (8 bytes).
1206     #[inline]
1207     fn write_le_u64(&mut self, n: u64) -> IoResult<()> {
1208         extensions::u64_to_le_bytes(n, 8u, |v| self.write(v))
1209     }
1210
1211     /// Write a little-endian u32 (4 bytes).
1212     #[inline]
1213     fn write_le_u32(&mut self, n: u32) -> IoResult<()> {
1214         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1215     }
1216
1217     /// Write a little-endian u16 (2 bytes).
1218     #[inline]
1219     fn write_le_u16(&mut self, n: u16) -> IoResult<()> {
1220         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1221     }
1222
1223     /// Write a little-endian i64 (8 bytes).
1224     #[inline]
1225     fn write_le_i64(&mut self, n: i64) -> IoResult<()> {
1226         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 8u, |v| self.write(v))
1227     }
1228
1229     /// Write a little-endian i32 (4 bytes).
1230     #[inline]
1231     fn write_le_i32(&mut self, n: i32) -> IoResult<()> {
1232         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 4u, |v| self.write(v))
1233     }
1234
1235     /// Write a little-endian i16 (2 bytes).
1236     #[inline]
1237     fn write_le_i16(&mut self, n: i16) -> IoResult<()> {
1238         extensions::u64_to_le_bytes(n as u64, 2u, |v| self.write(v))
1239     }
1240
1241     /// Write a little-endian IEEE754 double-precision floating-point
1242     /// (8 bytes).
1243     #[inline]
1244     fn write_le_f64(&mut self, f: f64) -> IoResult<()> {
1245         unsafe {
1246             self.write_le_u64(transmute(f))
1247         }
1248     }
1249
1250     /// Write a little-endian IEEE754 single-precision floating-point
1251     /// (4 bytes).
1252     #[inline]
1253     fn write_le_f32(&mut self, f: f32) -> IoResult<()> {
1254         unsafe {
1255             self.write_le_u32(transmute(f))
1256         }
1257     }
1258
1259     /// Write a u8 (1 byte).
1260     #[inline]
1261     fn write_u8(&mut self, n: u8) -> IoResult<()> {
1262         self.write([n])
1263     }
1264
1265     /// Write an i8 (1 byte).
1266     #[inline]
1267     fn write_i8(&mut self, n: i8) -> IoResult<()> {
1268         self.write([n as u8])
1269     }
1270
1271     /// Creates a wrapper around a mutable reference to the writer.
1272     ///
1273     /// This is useful to allow applying wrappers while still
1274     /// retaining ownership of the original value.
1275     #[inline]
1276     fn by_ref<'a>(&'a mut self) -> RefWriter<'a, Self> {
1277         RefWriter { inner: self }
1278     }
1279 }
1280
1281 impl Writer for Box<Writer> {
1282     #[inline]
1283     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()> { self.write(buf) }
1284
1285     #[inline]
1286     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> { self.flush() }
1287 }
1288
1289 impl<'a> Writer for &'a mut Writer {
1290     #[inline]
1291     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()> { self.write(buf) }
1292
1293     #[inline]
1294     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> { self.flush() }
1295 }
1296
1297 /// A `RefWriter` is a struct implementing `Writer` which contains a reference
1298 /// to another writer. This is often useful when composing streams.
1299 ///
1300 /// # Example
1301 ///
1302 /// ```
1303 /// # fn main() {}
1304 /// # fn process_input<R: Reader>(r: R) {}
1305 /// # fn foo () {
1306 /// use std::io::util::TeeReader;
1307 /// use std::io::{stdin, MemWriter};
1308 ///
1309 /// let mut output = MemWriter::new();
1310 ///
1311 /// {
1312 ///     // Don't give ownership of 'output' to the 'tee'. Instead we keep a
1313 ///     // handle to it in the outer scope
1314 ///     let mut tee = TeeReader::new(stdin(), output.by_ref());
1315 ///     process_input(tee);
1316 /// }
1317 ///
1318 /// println!("input processed: {}", output.unwrap());
1319 /// # }
1320 /// ```
1321 pub struct RefWriter<'a, W> {
1322     /// The underlying writer which this is referencing
1323     inner: &'a mut W
1324 }
1325
1326 impl<'a, W: Writer> Writer for RefWriter<'a, W> {
1327     #[inline]
1328     fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> IoResult<()> { self.inner.write(buf) }
1329
1330     #[inline]
1331     fn flush(&mut self) -> IoResult<()> { self.inner.flush() }
1332 }
1333
1334
1335 /// A Stream is a readable and a writable object. Data written is typically
1336 /// received by the object which reads receive data from.
1337 pub trait Stream: Reader + Writer { }
1338
1339 impl<T: Reader + Writer> Stream for T {}
1340
1341 /// An iterator that reads a line on each iteration,
1342 /// until `.read_line()` encounters `EndOfFile`.
1343 ///
1344 /// # Notes about the Iteration Protocol
1345 ///
1346 /// The `Lines` may yield `None` and thus terminate
1347 /// an iteration, but continue to yield elements if iteration
1348 /// is attempted again.
1349 ///
1350 /// # Error
1351 ///
1352 /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1353 /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1354 pub struct Lines<'r, T> {
1355     buffer: &'r mut T,
1356 }
1357
1358 impl<'r, T: Buffer> Iterator<IoResult<String>> for Lines<'r, T> {
1359     fn next(&mut self) -> Option<IoResult<String>> {
1360         match self.buffer.read_line() {
1361             Ok(x) => Some(Ok(x)),
1362             Err(IoError { kind: EndOfFile, ..}) => None,
1363             Err(y) => Some(Err(y))
1364         }
1365     }
1366 }
1367
1368 /// An iterator that reads a utf8-encoded character on each iteration,
1369 /// until `.read_char()` encounters `EndOfFile`.
1370 ///
1371 /// # Notes about the Iteration Protocol
1372 ///
1373 /// The `Chars` may yield `None` and thus terminate
1374 /// an iteration, but continue to yield elements if iteration
1375 /// is attempted again.
1376 ///
1377 /// # Error
1378 ///
1379 /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1380 /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1381 pub struct Chars<'r, T> {
1382     buffer: &'r mut T
1383 }
1384
1385 impl<'r, T: Buffer> Iterator<IoResult<char>> for Chars<'r, T> {
1386     fn next(&mut self) -> Option<IoResult<char>> {
1387         match self.buffer.read_char() {
1388             Ok(x) => Some(Ok(x)),
1389             Err(IoError { kind: EndOfFile, ..}) => None,
1390             Err(y) => Some(Err(y))
1391         }
1392     }
1393 }
1394
1395 /// A Buffer is a type of reader which has some form of internal buffering to
1396 /// allow certain kinds of reading operations to be more optimized than others.
1397 /// This type extends the `Reader` trait with a few methods that are not
1398 /// possible to reasonably implement with purely a read interface.
1399 pub trait Buffer: Reader {
1400     /// Fills the internal buffer of this object, returning the buffer contents.
1401     /// Note that none of the contents will be "read" in the sense that later
1402     /// calling `read` may return the same contents.
1403     ///
1404     /// The `consume` function must be called with the number of bytes that are
1405     /// consumed from this buffer returned to ensure that the bytes are never
1406     /// returned twice.
1407     ///
1408     /// # Error
1409     ///
1410     /// This function will return an I/O error if the underlying reader was
1411     /// read, but returned an error. Note that it is not an error to return a
1412     /// 0-length buffer.
1413     fn fill_buf<'a>(&'a mut self) -> IoResult<&'a [u8]>;
1414
1415     /// Tells this buffer that `amt` bytes have been consumed from the buffer,
1416     /// so they should no longer be returned in calls to `read`.
1417     fn consume(&mut self, amt: uint);
1418
1419     /// Reads the next line of input, interpreted as a sequence of UTF-8
1420     /// encoded unicode codepoints. If a newline is encountered, then the
1421     /// newline is contained in the returned string.
1422     ///
1423     /// # Example
1424     ///
1425     /// ```rust
1426     /// use std::io;
1427     ///
1428     /// let mut reader = io::stdin();
1429     /// let input = reader.read_line().ok().unwrap_or("nothing".to_string());
1430     /// ```
1431     ///
1432     /// # Error
1433     ///
1434     /// This function has the same error semantics as `read_until`:
1435     ///
1436     /// * All non-EOF errors will be returned immediately
1437     /// * If an error is returned previously consumed bytes are lost
1438     /// * EOF is only returned if no bytes have been read
1439     /// * Reach EOF may mean that the delimiter is not present in the return
1440     ///   value
1441     ///
1442     /// Additionally, this function can fail if the line of input read is not a
1443     /// valid UTF-8 sequence of bytes.
1444     fn read_line(&mut self) -> IoResult<String> {
1445         self.read_until('\n' as u8).and_then(|line|
1446             match String::from_utf8(line) {
1447                 Ok(s)  => Ok(s),
1448                 Err(_) => Err(standard_error(InvalidInput)),
1449             }
1450         )
1451     }
1452
1453     /// Create an iterator that reads a line on each iteration until EOF.
1454     ///
1455     /// # Error
1456     ///
1457     /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1458     /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1459     fn lines<'r>(&'r mut self) -> Lines<'r, Self> {
1460         Lines { buffer: self }
1461     }
1462
1463     /// Reads a sequence of bytes leading up to a specified delimiter. Once the
1464     /// specified byte is encountered, reading ceases and the bytes up to and
1465     /// including the delimiter are returned.
1466     ///
1467     /// # Error
1468     ///
1469     /// If any I/O error is encountered other than EOF, the error is immediately
1470     /// returned. Note that this may discard bytes which have already been read,
1471     /// and those bytes will *not* be returned. It is recommended to use other
1472     /// methods if this case is worrying.
1473     ///
1474     /// If EOF is encountered, then this function will return EOF if 0 bytes
1475     /// have been read, otherwise the pending byte buffer is returned. This
1476     /// is the reason that the byte buffer returned may not always contain the
1477     /// delimiter.
1478     fn read_until(&mut self, byte: u8) -> IoResult<Vec<u8>> {
1479         let mut res = Vec::new();
1480
1481         let mut used;
1482         loop {
1483             {
1484                 let available = match self.fill_buf() {
1485                     Ok(n) => n,
1486                     Err(ref e) if res.len() > 0 && e.kind == EndOfFile => {
1487                         used = 0;
1488                         break
1489                     }
1490                     Err(e) => return Err(e)
1491                 };
1492                 match available.iter().position(|&b| b == byte) {
1493                     Some(i) => {
1494                         res.push_all(available.slice_to(i + 1));
1495                         used = i + 1;
1496                         break
1497                     }
1498                     None => {
1499                         res.push_all(available);
1500                         used = available.len();
1501                     }
1502                 }
1503             }
1504             self.consume(used);
1505         }
1506         self.consume(used);
1507         Ok(res)
1508     }
1509
1510     /// Reads the next utf8-encoded character from the underlying stream.
1511     ///
1512     /// # Error
1513     ///
1514     /// If an I/O error occurs, or EOF, then this function will return `Err`.
1515     /// This function will also return error if the stream does not contain a
1516     /// valid utf-8 encoded codepoint as the next few bytes in the stream.
1517     fn read_char(&mut self) -> IoResult<char> {
1518         let first_byte = try!(self.read_byte());
1519         let width = str::utf8_char_width(first_byte);
1520         if width == 1 { return Ok(first_byte as char) }
1521         if width == 0 { return Err(standard_error(InvalidInput)) } // not utf8
1522         let mut buf = [first_byte, 0, 0, 0];
1523         {
1524             let mut start = 1;
1525             while start < width {
1526                 match try!(self.read(buf.mut_slice(start, width))) {
1527                     n if n == width - start => break,
1528                     n if n < width - start => { start += n; }
1529                     _ => return Err(standard_error(InvalidInput)),
1530                 }
1531             }
1532         }
1533         match str::from_utf8(buf.slice_to(width)) {
1534             Some(s) => Ok(s.char_at(0)),
1535             None => Err(standard_error(InvalidInput))
1536         }
1537     }
1538
1539     /// Create an iterator that reads a utf8-encoded character on each iteration
1540     /// until EOF.
1541     ///
1542     /// # Error
1543     ///
1544     /// Any error other than `EndOfFile` that is produced by the underlying Reader
1545     /// is returned by the iterator and should be handled by the caller.
1546     fn chars<'r>(&'r mut self) -> Chars<'r, Self> {
1547         Chars { buffer: self }
1548     }
1549 }
1550
1551 /// When seeking, the resulting cursor is offset from a base by the offset given
1552 /// to the `seek` function. The base used is specified by this enumeration.
1553 pub enum SeekStyle {
1554     /// Seek from the beginning of the stream
1555     SeekSet,
1556     /// Seek from the end of the stream
1557     SeekEnd,
1558     /// Seek from the current position
1559     SeekCur,
1560 }
1561
1562 /// An object implementing `Seek` internally has some form of cursor which can
1563 /// be moved within a stream of bytes. The stream typically has a fixed size,
1564 /// allowing seeking relative to either end.
1565 pub trait Seek {
1566     /// Return position of file cursor in the stream
1567     fn tell(&self) -> IoResult<u64>;
1568
1569     /// Seek to an offset in a stream
1570     ///
1571     /// A successful seek clears the EOF indicator. Seeking beyond EOF is
1572     /// allowed, but seeking before position 0 is not allowed.
1573     ///
1574     /// # Errors
1575     ///
1576     /// * Seeking to a negative offset is considered an error
1577     /// * Seeking past the end of the stream does not modify the underlying
1578     ///   stream, but the next write may cause the previous data to be filled in
1579     ///   with a bit pattern.
1580     fn seek(&mut self, pos: i64, style: SeekStyle) -> IoResult<()>;
1581 }
1582
1583 /// A listener is a value that can consume itself to start listening for
1584 /// connections.
1585 ///
1586 /// Doing so produces some sort of Acceptor.
1587 pub trait Listener<T, A: Acceptor<T>> {
1588     /// Spin up the listener and start queuing incoming connections
1589     ///
1590     /// # Error
1591     ///
1592     /// Returns `Err` if this listener could not be bound to listen for
1593     /// connections. In all cases, this listener is consumed.
1594     fn listen(self) -> IoResult<A>;
1595 }
1596
1597 /// An acceptor is a value that presents incoming connections
1598 pub trait Acceptor<T> {
1599     /// Wait for and accept an incoming connection
1600     ///
1601     /// # Error
1602     ///
1603     /// Returns `Err` if an I/O error is encountered.
1604     fn accept(&mut self) -> IoResult<T>;
1605
1606     /// Create an iterator over incoming connection attempts.
1607     ///
1608     /// Note that I/O errors will be yielded by the iterator itself.
1609     fn incoming<'r>(&'r mut self) -> IncomingConnections<'r, Self> {
1610         IncomingConnections { inc: self }
1611     }
1612 }
1613
1614 /// An infinite iterator over incoming connection attempts.
1615 /// Calling `next` will block the task until a connection is attempted.
1616 ///
1617 /// Since connection attempts can continue forever, this iterator always returns
1618 /// `Some`. The `Some` contains the `IoResult` representing whether the
1619 /// connection attempt was successful.  A successful connection will be wrapped
1620 /// in `Ok`. A failed connection is represented as an `Err`.
1621 pub struct IncomingConnections<'a, A> {
1622     inc: &'a mut A,
1623 }
1624
1625 impl<'a, T, A: Acceptor<T>> Iterator<IoResult<T>> for IncomingConnections<'a, A> {
1626     fn next(&mut self) -> Option<IoResult<T>> {
1627         Some(self.inc.accept())
1628     }
1629 }
1630
1631 /// Creates a standard error for a commonly used flavor of error. The `detail`
1632 /// field of the returned error will always be `None`.
1633 ///
1634 /// # Example
1635 ///
1636 /// ```
1637 /// use std::io;
1638 ///
1639 /// let eof = io::standard_error(io::EndOfFile);
1640 /// let einval = io::standard_error(io::InvalidInput);
1641 /// ```
1642 pub fn standard_error(kind: IoErrorKind) -> IoError {
1643     let desc = match kind {
1644         EndOfFile => "end of file",
1645         IoUnavailable => "I/O is unavailable",
1646         InvalidInput => "invalid input",
1647         OtherIoError => "unknown I/O error",
1648         FileNotFound => "file not found",
1649         PermissionDenied => "permission denied",
1650         ConnectionFailed => "connection failed",
1651         Closed => "stream is closed",
1652         ConnectionRefused => "connection refused",
1653         ConnectionReset => "connection reset",
1654         ConnectionAborted => "connection aborted",
1655         NotConnected => "not connected",
1656         BrokenPipe => "broken pipe",
1657         PathAlreadyExists => "file already exists",
1658         PathDoesntExist => "no such file",
1659         MismatchedFileTypeForOperation => "mismatched file type",
1660         ResourceUnavailable => "resource unavailable",
1661         TimedOut => "operation timed out",
1662         ShortWrite(..) => "short write",
1663         NoProgress => "no progress",
1664     };
1665     IoError {
1666         kind: kind,
1667         desc: desc,
1668         detail: None,
1669     }
1670 }
1671
1672 /// A mode specifies how a file should be opened or created. These modes are
1673 /// passed to `File::open_mode` and are used to control where the file is
1674 /// positioned when it is initially opened.
1675 pub enum FileMode {
1676     /// Opens a file positioned at the beginning.
1677     Open,
1678     /// Opens a file positioned at EOF.
1679     Append,
1680     /// Opens a file, truncating it if it already exists.
1681     Truncate,
1682 }
1683
1684 /// Access permissions with which the file should be opened. `File`s
1685 /// opened with `Read` will return an error if written to.
1686 pub enum FileAccess {
1687     /// Read-only access, requests to write will result in an error
1688     Read,
1689     /// Write-only access, requests to read will result in an error
1690     Write,
1691     /// Read-write access, no requests are denied by default
1692     ReadWrite,
1693 }
1694
1695 /// Different kinds of files which can be identified by a call to stat
1696 #[deriving(PartialEq, Show, Hash)]
1697 pub enum FileType {
1698     /// This is a normal file, corresponding to `S_IFREG`
1699     TypeFile,
1700
1701     /// This file is a directory, corresponding to `S_IFDIR`
1702     TypeDirectory,
1703
1704     /// This file is a named pipe, corresponding to `S_IFIFO`
1705     TypeNamedPipe,
1706
1707     /// This file is a block device, corresponding to `S_IFBLK`
1708     TypeBlockSpecial,
1709
1710     /// This file is a symbolic link to another file, corresponding to `S_IFLNK`
1711     TypeSymlink,
1712
1713     /// The type of this file is not recognized as one of the other categories
1714     TypeUnknown,
1715 }
1716
1717 /// A structure used to describe metadata information about a file. This
1718 /// structure is created through the `stat` method on a `Path`.
1719 ///
1720 /// # Example
1721 ///
1722 /// ```
1723 /// # fn main() {}
1724 /// # fn foo() {
1725 /// let info = match Path::new("foo.txt").stat() {
1726 ///     Ok(stat) => stat,
1727 ///     Err(e) => fail!("couldn't read foo.txt: {}", e),
1728 /// };
1729 ///
1730 /// println!("byte size: {}", info.size);
1731 /// # }
1732 /// ```
1733 #[deriving(Hash)]
1734 pub struct FileStat {
1735     /// The size of the file, in bytes
1736     pub size: u64,
1737     /// The kind of file this path points to (directory, file, pipe, etc.)
1738     pub kind: FileType,
1739     /// The file permissions currently on the file
1740     pub perm: FilePermission,
1741
1742     // FIXME(#10301): These time fields are pretty useless without an actual
1743     //                time representation, what are the milliseconds relative
1744     //                to?
1745
1746     /// The time that the file was created at, in platform-dependent
1747     /// milliseconds
1748     pub created: u64,
1749     /// The time that this file was last modified, in platform-dependent
1750     /// milliseconds
1751     pub modified: u64,
1752     /// The time that this file was last accessed, in platform-dependent
1753     /// milliseconds
1754     pub accessed: u64,
1755
1756     /// Information returned by stat() which is not guaranteed to be
1757     /// platform-independent. This information may be useful on some platforms,
1758     /// but it may have different meanings or no meaning at all on other
1759     /// platforms.
1760     ///
1761     /// Usage of this field is discouraged, but if access is desired then the
1762     /// fields are located here.
1763     #[unstable]
1764     pub unstable: UnstableFileStat,
1765 }
1766
1767 /// This structure represents all of the possible information which can be
1768 /// returned from a `stat` syscall which is not contained in the `FileStat`
1769 /// structure. This information is not necessarily platform independent, and may
1770 /// have different meanings or no meaning at all on some platforms.
1771 #[unstable]
1772 #[deriving(Hash)]
1773 pub struct UnstableFileStat {
1774     /// The ID of the device containing the file.
1775     pub device: u64,
1776     /// The file serial number.
1777     pub inode: u64,
1778     /// The device ID.
1779     pub rdev: u64,
1780     /// The number of hard links to this file.
1781     pub nlink: u64,
1782     /// The user ID of the file.
1783     pub uid: u64,
1784     /// The group ID of the file.
1785     pub gid: u64,
1786     /// The optimal block size for I/O.
1787     pub blksize: u64,
1788     /// The blocks allocated for this file.
1789     pub blocks: u64,
1790     /// User-defined flags for the file.
1791     pub flags: u64,
1792     /// The file generation number.
1793     pub gen: u64,
1794 }
1795
1796 bitflags!(
1797     #[doc="A set of permissions for a file or directory is represented
1798 by a set of flags which are or'd together."]
1799     #[deriving(Show)]
1800     flags FilePermission: u32 {
1801         static UserRead     = 0o400,
1802         static UserWrite    = 0o200,
1803         static UserExecute  = 0o100,
1804         static GroupRead    = 0o040,
1805         static GroupWrite   = 0o020,
1806         static GroupExecute = 0o010,
1807         static OtherRead    = 0o004,
1808         static OtherWrite   = 0o002,
1809         static OtherExecute = 0o001,
1810
1811         static UserRWX  = UserRead.bits | UserWrite.bits | UserExecute.bits,
1812         static GroupRWX = GroupRead.bits | GroupWrite.bits | GroupExecute.bits,
1813         static OtherRWX = OtherRead.bits | OtherWrite.bits | OtherExecute.bits,
1814
1815         #[doc="Permissions for user owned files, equivalent to 0644 on
1816 unix-like systems."]
1817         static UserFile = UserRead.bits | UserWrite.bits | GroupRead.bits | OtherRead.bits,
1818
1819         #[doc="Permissions for user owned directories, equivalent to 0755 on
1820 unix-like systems."]
1821         static UserDir  = UserRWX.bits | GroupRead.bits | GroupExecute.bits |
1822                    OtherRead.bits | OtherExecute.bits,
1823
1824         #[doc="Permissions for user owned executables, equivalent to 0755
1825 on unix-like systems."]
1826         static UserExec = UserDir.bits,
1827
1828         #[doc="All possible permissions enabled."]
1829         static AllPermissions = UserRWX.bits | GroupRWX.bits | OtherRWX.bits
1830     }
1831 )
1832
1833 impl Default for FilePermission {
1834     #[inline]
1835     fn default() -> FilePermission { FilePermission::empty() }
1836 }
1837
1838 #[cfg(test)]
1839 mod tests {
1840     use super::{IoResult, Reader, MemReader, NoProgress, InvalidInput};
1841     use prelude::*;
1842     use uint;
1843
1844     #[deriving(Clone, PartialEq, Show)]
1845     enum BadReaderBehavior {
1846         GoodBehavior(uint),
1847         BadBehavior(uint)
1848     }
1849
1850     struct BadReader<T> {
1851         r: T,
1852         behavior: Vec<BadReaderBehavior>,
1853     }
1854
1855     impl<T: Reader> BadReader<T> {
1856         fn new(r: T, behavior: Vec<BadReaderBehavior>) -> BadReader<T> {
1857             BadReader { behavior: behavior, r: r }
1858         }
1859     }
1860
1861     impl<T: Reader> Reader for BadReader<T> {
1862         fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> IoResult<uint> {
1863             let BadReader { ref mut behavior, ref mut r } = *self;
1864             loop {
1865                 if behavior.is_empty() {
1866                     // fall back on good
1867                     return r.read(buf);
1868                 }
1869                 match behavior.as_mut_slice()[0] {
1870                     GoodBehavior(0) => (),
1871                     GoodBehavior(ref mut x) => {
1872                         *x -= 1;
1873                         return r.read(buf);
1874                     }
1875                     BadBehavior(0) => (),
1876                     BadBehavior(ref mut x) => {
1877                         *x -= 1;
1878                         return Ok(0);
1879                     }
1880                 };
1881                 behavior.shift();
1882             }
1883         }
1884     }
1885
1886     #[test]
1887     fn test_read_at_least() {
1888         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1889                                    Vec::from_slice([GoodBehavior(uint::MAX)]));
1890         let mut buf = [0u8, ..5];
1891         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1892         assert!(r.read_exact(5).unwrap().len() == 5); // read_exact uses read_at_least
1893         assert!(r.read_at_least(0, buf).is_ok());
1894
1895         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1896                                    Vec::from_slice([BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]));
1897         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1898
1899         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1900                                    Vec::from_slice([BadBehavior(1), GoodBehavior(1),
1901                                                     BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]));
1902         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1903         assert!(r.read_at_least(1, buf).unwrap() >= 1);
1904
1905         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1906                                    Vec::from_slice([BadBehavior(uint::MAX)]));
1907         assert_eq!(r.read_at_least(1, buf).unwrap_err().kind, NoProgress);
1908
1909         let mut r = MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!"));
1910         assert_eq!(r.read_at_least(5, buf).unwrap(), 5);
1911         assert_eq!(r.read_at_least(6, buf).unwrap_err().kind, InvalidInput);
1912     }
1913
1914     #[test]
1915     fn test_push_at_least() {
1916         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1917                                    Vec::from_slice([GoodBehavior(uint::MAX)]));
1918         let mut buf = Vec::new();
1919         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1920         assert!(r.push_at_least(0, 5, &mut buf).is_ok());
1921
1922         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1923                                    Vec::from_slice([BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]));
1924         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1925
1926         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1927                                    Vec::from_slice([BadBehavior(1), GoodBehavior(1),
1928                                                     BadBehavior(50), GoodBehavior(uint::MAX)]));
1929         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1930         assert!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap() >= 1);
1931
1932         let mut r = BadReader::new(MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!")),
1933                                    Vec::from_slice([BadBehavior(uint::MAX)]));
1934         assert_eq!(r.push_at_least(1, 5, &mut buf).unwrap_err().kind, NoProgress);
1935
1936         let mut r = MemReader::new(Vec::from_slice(b"hello, world!"));
1937         assert_eq!(r.push_at_least(5, 1, &mut buf).unwrap_err().kind, InvalidInput);
1938     }
1939 }