Linux 6.13-rc4
[linux.git] / rust / kernel / alloc / kvec.rs
blobae9d072741cedbb34bed0be0c20cc75472aa53be
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
3 //! Implementation of [`Vec`].
5 use super::{
6     allocator::{KVmalloc, Kmalloc, Vmalloc},
7     layout::ArrayLayout,
8     AllocError, Allocator, Box, Flags,
9 };
10 use core::{
11     fmt,
12     marker::PhantomData,
13     mem::{ManuallyDrop, MaybeUninit},
14     ops::Deref,
15     ops::DerefMut,
16     ops::Index,
17     ops::IndexMut,
18     ptr,
19     ptr::NonNull,
20     slice,
21     slice::SliceIndex,
24 /// Create a [`KVec`] containing the arguments.
25 ///
26 /// New memory is allocated with `GFP_KERNEL`.
27 ///
28 /// # Examples
29 ///
30 /// ```
31 /// let mut v = kernel::kvec![];
32 /// v.push(1, GFP_KERNEL)?;
33 /// assert_eq!(v, [1]);
34 ///
35 /// let mut v = kernel::kvec![1; 3]?;
36 /// v.push(4, GFP_KERNEL)?;
37 /// assert_eq!(v, [1, 1, 1, 4]);
38 ///
39 /// let mut v = kernel::kvec![1, 2, 3]?;
40 /// v.push(4, GFP_KERNEL)?;
41 /// assert_eq!(v, [1, 2, 3, 4]);
42 ///
43 /// # Ok::<(), Error>(())
44 /// ```
45 #[macro_export]
46 macro_rules! kvec {
47     () => (
48         $crate::alloc::KVec::new()
49     );
50     ($elem:expr; $n:expr) => (
51         $crate::alloc::KVec::from_elem($elem, $n, GFP_KERNEL)
52     );
53     ($($x:expr),+ $(,)?) => (
54         match $crate::alloc::KBox::new_uninit(GFP_KERNEL) {
55             Ok(b) => Ok($crate::alloc::KVec::from($crate::alloc::KBox::write(b, [$($x),+]))),
56             Err(e) => Err(e),
57         }
58     );
61 /// The kernel's [`Vec`] type.
62 ///
63 /// A contiguous growable array type with contents allocated with the kernel's allocators (e.g.
64 /// [`Kmalloc`], [`Vmalloc`] or [`KVmalloc`]), written `Vec<T, A>`.
65 ///
66 /// For non-zero-sized values, a [`Vec`] will use the given allocator `A` for its allocation. For
67 /// the most common allocators the type aliases [`KVec`], [`VVec`] and [`KVVec`] exist.
68 ///
69 /// For zero-sized types the [`Vec`]'s pointer must be `dangling_mut::<T>`; no memory is allocated.
70 ///
71 /// Generally, [`Vec`] consists of a pointer that represents the vector's backing buffer, the
72 /// capacity of the vector (the number of elements that currently fit into the vector), its length
73 /// (the number of elements that are currently stored in the vector) and the `Allocator` type used
74 /// to allocate (and free) the backing buffer.
75 ///
76 /// A [`Vec`] can be deconstructed into and (re-)constructed from its previously named raw parts
77 /// and manually modified.
78 ///
79 /// [`Vec`]'s backing buffer gets, if required, automatically increased (re-allocated) when elements
80 /// are added to the vector.
81 ///
82 /// # Invariants
83 ///
84 /// - `self.ptr` is always properly aligned and either points to memory allocated with `A` or, for
85 ///   zero-sized types, is a dangling, well aligned pointer.
86 ///
87 /// - `self.len` always represents the exact number of elements stored in the vector.
88 ///
89 /// - `self.layout` represents the absolute number of elements that can be stored within the vector
90 ///   without re-allocation. For ZSTs `self.layout`'s capacity is zero. However, it is legal for the
91 ///   backing buffer to be larger than `layout`.
92 ///
93 /// - The `Allocator` type `A` of the vector is the exact same `Allocator` type the backing buffer
94 ///   was allocated with (and must be freed with).
95 pub struct Vec<T, A: Allocator> {
96     ptr: NonNull<T>,
97     /// Represents the actual buffer size as `cap` times `size_of::<T>` bytes.
98     ///
99     /// Note: This isn't quite the same as `Self::capacity`, which in contrast returns the number of
100     /// elements we can still store without reallocating.
101     layout: ArrayLayout<T>,
102     len: usize,
103     _p: PhantomData<A>,
106 /// Type alias for [`Vec`] with a [`Kmalloc`] allocator.
108 /// # Examples
110 /// ```
111 /// let mut v = KVec::new();
112 /// v.push(1, GFP_KERNEL)?;
113 /// assert_eq!(&v, &[1]);
115 /// # Ok::<(), Error>(())
116 /// ```
117 pub type KVec<T> = Vec<T, Kmalloc>;
119 /// Type alias for [`Vec`] with a [`Vmalloc`] allocator.
121 /// # Examples
123 /// ```
124 /// let mut v = VVec::new();
125 /// v.push(1, GFP_KERNEL)?;
126 /// assert_eq!(&v, &[1]);
128 /// # Ok::<(), Error>(())
129 /// ```
130 pub type VVec<T> = Vec<T, Vmalloc>;
132 /// Type alias for [`Vec`] with a [`KVmalloc`] allocator.
134 /// # Examples
136 /// ```
137 /// let mut v = KVVec::new();
138 /// v.push(1, GFP_KERNEL)?;
139 /// assert_eq!(&v, &[1]);
141 /// # Ok::<(), Error>(())
142 /// ```
143 pub type KVVec<T> = Vec<T, KVmalloc>;
145 // SAFETY: `Vec` is `Send` if `T` is `Send` because `Vec` owns its elements.
146 unsafe impl<T, A> Send for Vec<T, A>
147 where
148     T: Send,
149     A: Allocator,
153 // SAFETY: `Vec` is `Sync` if `T` is `Sync` because `Vec` owns its elements.
154 unsafe impl<T, A> Sync for Vec<T, A>
155 where
156     T: Sync,
157     A: Allocator,
161 impl<T, A> Vec<T, A>
162 where
163     A: Allocator,
165     #[inline]
166     const fn is_zst() -> bool {
167         core::mem::size_of::<T>() == 0
168     }
170     /// Returns the number of elements that can be stored within the vector without allocating
171     /// additional memory.
172     pub fn capacity(&self) -> usize {
173         if const { Self::is_zst() } {
174             usize::MAX
175         } else {
176             self.layout.len()
177         }
178     }
180     /// Returns the number of elements stored within the vector.
181     #[inline]
182     pub fn len(&self) -> usize {
183         self.len
184     }
186     /// Forcefully sets `self.len` to `new_len`.
187     ///
188     /// # Safety
189     ///
190     /// - `new_len` must be less than or equal to [`Self::capacity`].
191     /// - If `new_len` is greater than `self.len`, all elements within the interval
192     ///   [`self.len`,`new_len`) must be initialized.
193     #[inline]
194     pub unsafe fn set_len(&mut self, new_len: usize) {
195         debug_assert!(new_len <= self.capacity());
196         self.len = new_len;
197     }
199     /// Returns a slice of the entire vector.
200     #[inline]
201     pub fn as_slice(&self) -> &[T] {
202         self
203     }
205     /// Returns a mutable slice of the entire vector.
206     #[inline]
207     pub fn as_mut_slice(&mut self) -> &mut [T] {
208         self
209     }
211     /// Returns a mutable raw pointer to the vector's backing buffer, or, if `T` is a ZST, a
212     /// dangling raw pointer.
213     #[inline]
214     pub fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut T {
215         self.ptr.as_ptr()
216     }
218     /// Returns a raw pointer to the vector's backing buffer, or, if `T` is a ZST, a dangling raw
219     /// pointer.
220     #[inline]
221     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
222         self.ptr.as_ptr()
223     }
225     /// Returns `true` if the vector contains no elements, `false` otherwise.
226     ///
227     /// # Examples
228     ///
229     /// ```
230     /// let mut v = KVec::new();
231     /// assert!(v.is_empty());
232     ///
233     /// v.push(1, GFP_KERNEL);
234     /// assert!(!v.is_empty());
235     /// ```
236     #[inline]
237     pub fn is_empty(&self) -> bool {
238         self.len() == 0
239     }
241     /// Creates a new, empty `Vec<T, A>`.
242     ///
243     /// This method does not allocate by itself.
244     #[inline]
245     pub const fn new() -> Self {
246         // INVARIANT: Since this is a new, empty `Vec` with no backing memory yet,
247         // - `ptr` is a properly aligned dangling pointer for type `T`,
248         // - `layout` is an empty `ArrayLayout` (zero capacity)
249         // - `len` is zero, since no elements can be or have been stored,
250         // - `A` is always valid.
251         Self {
252             ptr: NonNull::dangling(),
253             layout: ArrayLayout::empty(),
254             len: 0,
255             _p: PhantomData::<A>,
256         }
257     }
259     /// Returns a slice of `MaybeUninit<T>` for the remaining spare capacity of the vector.
260     pub fn spare_capacity_mut(&mut self) -> &mut [MaybeUninit<T>] {
261         // SAFETY:
262         // - `self.len` is smaller than `self.capacity` and hence, the resulting pointer is
263         //   guaranteed to be part of the same allocated object.
264         // - `self.len` can not overflow `isize`.
265         let ptr = unsafe { self.as_mut_ptr().add(self.len) } as *mut MaybeUninit<T>;
267         // SAFETY: The memory between `self.len` and `self.capacity` is guaranteed to be allocated
268         // and valid, but uninitialized.
269         unsafe { slice::from_raw_parts_mut(ptr, self.capacity() - self.len) }
270     }
272     /// Appends an element to the back of the [`Vec`] instance.
273     ///
274     /// # Examples
275     ///
276     /// ```
277     /// let mut v = KVec::new();
278     /// v.push(1, GFP_KERNEL)?;
279     /// assert_eq!(&v, &[1]);
280     ///
281     /// v.push(2, GFP_KERNEL)?;
282     /// assert_eq!(&v, &[1, 2]);
283     /// # Ok::<(), Error>(())
284     /// ```
285     pub fn push(&mut self, v: T, flags: Flags) -> Result<(), AllocError> {
286         self.reserve(1, flags)?;
288         // SAFETY:
289         // - `self.len` is smaller than `self.capacity` and hence, the resulting pointer is
290         //   guaranteed to be part of the same allocated object.
291         // - `self.len` can not overflow `isize`.
292         let ptr = unsafe { self.as_mut_ptr().add(self.len) };
294         // SAFETY:
295         // - `ptr` is properly aligned and valid for writes.
296         unsafe { core::ptr::write(ptr, v) };
298         // SAFETY: We just initialised the first spare entry, so it is safe to increase the length
299         // by 1. We also know that the new length is <= capacity because of the previous call to
300         // `reserve` above.
301         unsafe { self.set_len(self.len() + 1) };
302         Ok(())
303     }
305     /// Creates a new [`Vec`] instance with at least the given capacity.
306     ///
307     /// # Examples
308     ///
309     /// ```
310     /// let v = KVec::<u32>::with_capacity(20, GFP_KERNEL)?;
311     ///
312     /// assert!(v.capacity() >= 20);
313     /// # Ok::<(), Error>(())
314     /// ```
315     pub fn with_capacity(capacity: usize, flags: Flags) -> Result<Self, AllocError> {
316         let mut v = Vec::new();
318         v.reserve(capacity, flags)?;
320         Ok(v)
321     }
323     /// Creates a `Vec<T, A>` from a pointer, a length and a capacity using the allocator `A`.
324     ///
325     /// # Examples
326     ///
327     /// ```
328     /// let mut v = kernel::kvec![1, 2, 3]?;
329     /// v.reserve(1, GFP_KERNEL)?;
330     ///
331     /// let (mut ptr, mut len, cap) = v.into_raw_parts();
332     ///
333     /// // SAFETY: We've just reserved memory for another element.
334     /// unsafe { ptr.add(len).write(4) };
335     /// len += 1;
336     ///
337     /// // SAFETY: We only wrote an additional element at the end of the `KVec`'s buffer and
338     /// // correspondingly increased the length of the `KVec` by one. Otherwise, we construct it
339     /// // from the exact same raw parts.
340     /// let v = unsafe { KVec::from_raw_parts(ptr, len, cap) };
341     ///
342     /// assert_eq!(v, [1, 2, 3, 4]);
343     ///
344     /// # Ok::<(), Error>(())
345     /// ```
346     ///
347     /// # Safety
348     ///
349     /// If `T` is a ZST:
350     ///
351     /// - `ptr` must be a dangling, well aligned pointer.
352     ///
353     /// Otherwise:
354     ///
355     /// - `ptr` must have been allocated with the allocator `A`.
356     /// - `ptr` must satisfy or exceed the alignment requirements of `T`.
357     /// - `ptr` must point to memory with a size of at least `size_of::<T>() * capacity` bytes.
358     /// - The allocated size in bytes must not be larger than `isize::MAX`.
359     /// - `length` must be less than or equal to `capacity`.
360     /// - The first `length` elements must be initialized values of type `T`.
361     ///
362     /// It is also valid to create an empty `Vec` passing a dangling pointer for `ptr` and zero for
363     /// `cap` and `len`.
364     pub unsafe fn from_raw_parts(ptr: *mut T, length: usize, capacity: usize) -> Self {
365         let layout = if Self::is_zst() {
366             ArrayLayout::empty()
367         } else {
368             // SAFETY: By the safety requirements of this function, `capacity * size_of::<T>()` is
369             // smaller than `isize::MAX`.
370             unsafe { ArrayLayout::new_unchecked(capacity) }
371         };
373         // INVARIANT: For ZSTs, we store an empty `ArrayLayout`, all other type invariants are
374         // covered by the safety requirements of this function.
375         Self {
376             // SAFETY: By the safety requirements, `ptr` is either dangling or pointing to a valid
377             // memory allocation, allocated with `A`.
378             ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) },
379             layout,
380             len: length,
381             _p: PhantomData::<A>,
382         }
383     }
385     /// Consumes the `Vec<T, A>` and returns its raw components `pointer`, `length` and `capacity`.
386     ///
387     /// This will not run the destructor of the contained elements and for non-ZSTs the allocation
388     /// will stay alive indefinitely. Use [`Vec::from_raw_parts`] to recover the [`Vec`], drop the
389     /// elements and free the allocation, if any.
390     pub fn into_raw_parts(self) -> (*mut T, usize, usize) {
391         let mut me = ManuallyDrop::new(self);
392         let len = me.len();
393         let capacity = me.capacity();
394         let ptr = me.as_mut_ptr();
395         (ptr, len, capacity)
396     }
398     /// Ensures that the capacity exceeds the length by at least `additional` elements.
399     ///
400     /// # Examples
401     ///
402     /// ```
403     /// let mut v = KVec::new();
404     /// v.push(1, GFP_KERNEL)?;
405     ///
406     /// v.reserve(10, GFP_KERNEL)?;
407     /// let cap = v.capacity();
408     /// assert!(cap >= 10);
409     ///
410     /// v.reserve(10, GFP_KERNEL)?;
411     /// let new_cap = v.capacity();
412     /// assert_eq!(new_cap, cap);
413     ///
414     /// # Ok::<(), Error>(())
415     /// ```
416     pub fn reserve(&mut self, additional: usize, flags: Flags) -> Result<(), AllocError> {
417         let len = self.len();
418         let cap = self.capacity();
420         if cap - len >= additional {
421             return Ok(());
422         }
424         if Self::is_zst() {
425             // The capacity is already `usize::MAX` for ZSTs, we can't go higher.
426             return Err(AllocError);
427         }
429         // We know that `cap <= isize::MAX` because of the type invariants of `Self`. So the
430         // multiplication by two won't overflow.
431         let new_cap = core::cmp::max(cap * 2, len.checked_add(additional).ok_or(AllocError)?);
432         let layout = ArrayLayout::new(new_cap).map_err(|_| AllocError)?;
434         // SAFETY:
435         // - `ptr` is valid because it's either `None` or comes from a previous call to
436         //   `A::realloc`.
437         // - `self.layout` matches the `ArrayLayout` of the preceding allocation.
438         let ptr = unsafe {
439             A::realloc(
440                 Some(self.ptr.cast()),
441                 layout.into(),
442                 self.layout.into(),
443                 flags,
444             )?
445         };
447         // INVARIANT:
448         // - `layout` is some `ArrayLayout::<T>`,
449         // - `ptr` has been created by `A::realloc` from `layout`.
450         self.ptr = ptr.cast();
451         self.layout = layout;
453         Ok(())
454     }
457 impl<T: Clone, A: Allocator> Vec<T, A> {
458     /// Extend the vector by `n` clones of `value`.
459     pub fn extend_with(&mut self, n: usize, value: T, flags: Flags) -> Result<(), AllocError> {
460         if n == 0 {
461             return Ok(());
462         }
464         self.reserve(n, flags)?;
466         let spare = self.spare_capacity_mut();
468         for item in spare.iter_mut().take(n - 1) {
469             item.write(value.clone());
470         }
472         // We can write the last element directly without cloning needlessly.
473         spare[n - 1].write(value);
475         // SAFETY:
476         // - `self.len() + n < self.capacity()` due to the call to reserve above,
477         // - the loop and the line above initialized the next `n` elements.
478         unsafe { self.set_len(self.len() + n) };
480         Ok(())
481     }
483     /// Pushes clones of the elements of slice into the [`Vec`] instance.
484     ///
485     /// # Examples
486     ///
487     /// ```
488     /// let mut v = KVec::new();
489     /// v.push(1, GFP_KERNEL)?;
490     ///
491     /// v.extend_from_slice(&[20, 30, 40], GFP_KERNEL)?;
492     /// assert_eq!(&v, &[1, 20, 30, 40]);
493     ///
494     /// v.extend_from_slice(&[50, 60], GFP_KERNEL)?;
495     /// assert_eq!(&v, &[1, 20, 30, 40, 50, 60]);
496     /// # Ok::<(), Error>(())
497     /// ```
498     pub fn extend_from_slice(&mut self, other: &[T], flags: Flags) -> Result<(), AllocError> {
499         self.reserve(other.len(), flags)?;
500         for (slot, item) in core::iter::zip(self.spare_capacity_mut(), other) {
501             slot.write(item.clone());
502         }
504         // SAFETY:
505         // - `other.len()` spare entries have just been initialized, so it is safe to increase
506         //   the length by the same number.
507         // - `self.len() + other.len() <= self.capacity()` is guaranteed by the preceding `reserve`
508         //   call.
509         unsafe { self.set_len(self.len() + other.len()) };
510         Ok(())
511     }
513     /// Create a new `Vec<T, A>` and extend it by `n` clones of `value`.
514     pub fn from_elem(value: T, n: usize, flags: Flags) -> Result<Self, AllocError> {
515         let mut v = Self::with_capacity(n, flags)?;
517         v.extend_with(n, value, flags)?;
519         Ok(v)
520     }
523 impl<T, A> Drop for Vec<T, A>
524 where
525     A: Allocator,
527     fn drop(&mut self) {
528         // SAFETY: `self.as_mut_ptr` is guaranteed to be valid by the type invariant.
529         unsafe {
530             ptr::drop_in_place(core::ptr::slice_from_raw_parts_mut(
531                 self.as_mut_ptr(),
532                 self.len,
533             ))
534         };
536         // SAFETY:
537         // - `self.ptr` was previously allocated with `A`.
538         // - `self.layout` matches the `ArrayLayout` of the preceding allocation.
539         unsafe { A::free(self.ptr.cast(), self.layout.into()) };
540     }
543 impl<T, A, const N: usize> From<Box<[T; N], A>> for Vec<T, A>
544 where
545     A: Allocator,
547     fn from(b: Box<[T; N], A>) -> Vec<T, A> {
548         let len = b.len();
549         let ptr = Box::into_raw(b);
551         // SAFETY:
552         // - `b` has been allocated with `A`,
553         // - `ptr` fulfills the alignment requirements for `T`,
554         // - `ptr` points to memory with at least a size of `size_of::<T>() * len`,
555         // - all elements within `b` are initialized values of `T`,
556         // - `len` does not exceed `isize::MAX`.
557         unsafe { Vec::from_raw_parts(ptr as _, len, len) }
558     }
561 impl<T> Default for KVec<T> {
562     #[inline]
563     fn default() -> Self {
564         Self::new()
565     }
568 impl<T: fmt::Debug, A: Allocator> fmt::Debug for Vec<T, A> {
569     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
570         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
571     }
574 impl<T, A> Deref for Vec<T, A>
575 where
576     A: Allocator,
578     type Target = [T];
580     #[inline]
581     fn deref(&self) -> &[T] {
582         // SAFETY: The memory behind `self.as_ptr()` is guaranteed to contain `self.len`
583         // initialized elements of type `T`.
584         unsafe { slice::from_raw_parts(self.as_ptr(), self.len) }
585     }
588 impl<T, A> DerefMut for Vec<T, A>
589 where
590     A: Allocator,
592     #[inline]
593     fn deref_mut(&mut self) -> &mut [T] {
594         // SAFETY: The memory behind `self.as_ptr()` is guaranteed to contain `self.len`
595         // initialized elements of type `T`.
596         unsafe { slice::from_raw_parts_mut(self.as_mut_ptr(), self.len) }
597     }
600 impl<T: Eq, A> Eq for Vec<T, A> where A: Allocator {}
602 impl<T, I: SliceIndex<[T]>, A> Index<I> for Vec<T, A>
603 where
604     A: Allocator,
606     type Output = I::Output;
608     #[inline]
609     fn index(&self, index: I) -> &Self::Output {
610         Index::index(&**self, index)
611     }
614 impl<T, I: SliceIndex<[T]>, A> IndexMut<I> for Vec<T, A>
615 where
616     A: Allocator,
618     #[inline]
619     fn index_mut(&mut self, index: I) -> &mut Self::Output {
620         IndexMut::index_mut(&mut **self, index)
621     }
624 macro_rules! impl_slice_eq {
625     ($([$($vars:tt)*] $lhs:ty, $rhs:ty,)*) => {
626         $(
627             impl<T, U, $($vars)*> PartialEq<$rhs> for $lhs
628             where
629                 T: PartialEq<U>,
630             {
631                 #[inline]
632                 fn eq(&self, other: &$rhs) -> bool { self[..] == other[..] }
633             }
634         )*
635     }
638 impl_slice_eq! {
639     [A1: Allocator, A2: Allocator] Vec<T, A1>, Vec<U, A2>,
640     [A: Allocator] Vec<T, A>, &[U],
641     [A: Allocator] Vec<T, A>, &mut [U],
642     [A: Allocator] &[T], Vec<U, A>,
643     [A: Allocator] &mut [T], Vec<U, A>,
644     [A: Allocator] Vec<T, A>, [U],
645     [A: Allocator] [T], Vec<U, A>,
646     [A: Allocator, const N: usize] Vec<T, A>, [U; N],
647     [A: Allocator, const N: usize] Vec<T, A>, &[U; N],
650 impl<'a, T, A> IntoIterator for &'a Vec<T, A>
651 where
652     A: Allocator,
654     type Item = &'a T;
655     type IntoIter = slice::Iter<'a, T>;
657     fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
658         self.iter()
659     }
662 impl<'a, T, A: Allocator> IntoIterator for &'a mut Vec<T, A>
663 where
664     A: Allocator,
666     type Item = &'a mut T;
667     type IntoIter = slice::IterMut<'a, T>;
669     fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
670         self.iter_mut()
671     }
674 /// An [`Iterator`] implementation for [`Vec`] that moves elements out of a vector.
676 /// This structure is created by the [`Vec::into_iter`] method on [`Vec`] (provided by the
677 /// [`IntoIterator`] trait).
679 /// # Examples
681 /// ```
682 /// let v = kernel::kvec![0, 1, 2]?;
683 /// let iter = v.into_iter();
685 /// # Ok::<(), Error>(())
686 /// ```
687 pub struct IntoIter<T, A: Allocator> {
688     ptr: *mut T,
689     buf: NonNull<T>,
690     len: usize,
691     layout: ArrayLayout<T>,
692     _p: PhantomData<A>,
695 impl<T, A> IntoIter<T, A>
696 where
697     A: Allocator,
699     fn into_raw_parts(self) -> (*mut T, NonNull<T>, usize, usize) {
700         let me = ManuallyDrop::new(self);
701         let ptr = me.ptr;
702         let buf = me.buf;
703         let len = me.len;
704         let cap = me.layout.len();
705         (ptr, buf, len, cap)
706     }
708     /// Same as `Iterator::collect` but specialized for `Vec`'s `IntoIter`.
709     ///
710     /// # Examples
711     ///
712     /// ```
713     /// let v = kernel::kvec![1, 2, 3]?;
714     /// let mut it = v.into_iter();
715     ///
716     /// assert_eq!(it.next(), Some(1));
717     ///
718     /// let v = it.collect(GFP_KERNEL);
719     /// assert_eq!(v, [2, 3]);
720     ///
721     /// # Ok::<(), Error>(())
722     /// ```
723     ///
724     /// # Implementation details
725     ///
726     /// Currently, we can't implement `FromIterator`. There are a couple of issues with this trait
727     /// in the kernel, namely:
728     ///
729     /// - Rust's specialization feature is unstable. This prevents us to optimize for the special
730     ///   case where `I::IntoIter` equals `Vec`'s `IntoIter` type.
731     /// - We also can't use `I::IntoIter`'s type ID either to work around this, since `FromIterator`
732     ///   doesn't require this type to be `'static`.
733     /// - `FromIterator::from_iter` does return `Self` instead of `Result<Self, AllocError>`, hence
734     ///   we can't properly handle allocation failures.
735     /// - Neither `Iterator::collect` nor `FromIterator::from_iter` can handle additional allocation
736     ///   flags.
737     ///
738     /// Instead, provide `IntoIter::collect`, such that we can at least convert a `IntoIter` into a
739     /// `Vec` again.
740     ///
741     /// Note that `IntoIter::collect` doesn't require `Flags`, since it re-uses the existing backing
742     /// buffer. However, this backing buffer may be shrunk to the actual count of elements.
743     pub fn collect(self, flags: Flags) -> Vec<T, A> {
744         let old_layout = self.layout;
745         let (mut ptr, buf, len, mut cap) = self.into_raw_parts();
746         let has_advanced = ptr != buf.as_ptr();
748         if has_advanced {
749             // Copy the contents we have advanced to at the beginning of the buffer.
750             //
751             // SAFETY:
752             // - `ptr` is valid for reads of `len * size_of::<T>()` bytes,
753             // - `buf.as_ptr()` is valid for writes of `len * size_of::<T>()` bytes,
754             // - `ptr` and `buf.as_ptr()` are not be subject to aliasing restrictions relative to
755             //   each other,
756             // - both `ptr` and `buf.ptr()` are properly aligned.
757             unsafe { ptr::copy(ptr, buf.as_ptr(), len) };
758             ptr = buf.as_ptr();
760             // SAFETY: `len` is guaranteed to be smaller than `self.layout.len()`.
761             let layout = unsafe { ArrayLayout::<T>::new_unchecked(len) };
763             // SAFETY: `buf` points to the start of the backing buffer and `len` is guaranteed to be
764             // smaller than `cap`. Depending on `alloc` this operation may shrink the buffer or leaves
765             // it as it is.
766             ptr = match unsafe {
767                 A::realloc(Some(buf.cast()), layout.into(), old_layout.into(), flags)
768             } {
769                 // If we fail to shrink, which likely can't even happen, continue with the existing
770                 // buffer.
771                 Err(_) => ptr,
772                 Ok(ptr) => {
773                     cap = len;
774                     ptr.as_ptr().cast()
775                 }
776             };
777         }
779         // SAFETY: If the iterator has been advanced, the advanced elements have been copied to
780         // the beginning of the buffer and `len` has been adjusted accordingly.
781         //
782         // - `ptr` is guaranteed to point to the start of the backing buffer.
783         // - `cap` is either the original capacity or, after shrinking the buffer, equal to `len`.
784         // - `alloc` is guaranteed to be unchanged since `into_iter` has been called on the original
785         //   `Vec`.
786         unsafe { Vec::from_raw_parts(ptr, len, cap) }
787     }
790 impl<T, A> Iterator for IntoIter<T, A>
791 where
792     A: Allocator,
794     type Item = T;
796     /// # Examples
797     ///
798     /// ```
799     /// let v = kernel::kvec![1, 2, 3]?;
800     /// let mut it = v.into_iter();
801     ///
802     /// assert_eq!(it.next(), Some(1));
803     /// assert_eq!(it.next(), Some(2));
804     /// assert_eq!(it.next(), Some(3));
805     /// assert_eq!(it.next(), None);
806     ///
807     /// # Ok::<(), Error>(())
808     /// ```
809     fn next(&mut self) -> Option<T> {
810         if self.len == 0 {
811             return None;
812         }
814         let current = self.ptr;
816         // SAFETY: We can't overflow; decreasing `self.len` by one every time we advance `self.ptr`
817         // by one guarantees that.
818         unsafe { self.ptr = self.ptr.add(1) };
820         self.len -= 1;
822         // SAFETY: `current` is guaranteed to point at a valid element within the buffer.
823         Some(unsafe { current.read() })
824     }
826     /// # Examples
827     ///
828     /// ```
829     /// let v: KVec<u32> = kernel::kvec![1, 2, 3]?;
830     /// let mut iter = v.into_iter();
831     /// let size = iter.size_hint().0;
832     ///
833     /// iter.next();
834     /// assert_eq!(iter.size_hint().0, size - 1);
835     ///
836     /// iter.next();
837     /// assert_eq!(iter.size_hint().0, size - 2);
838     ///
839     /// iter.next();
840     /// assert_eq!(iter.size_hint().0, size - 3);
841     ///
842     /// # Ok::<(), Error>(())
843     /// ```
844     fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
845         (self.len, Some(self.len))
846     }
849 impl<T, A> Drop for IntoIter<T, A>
850 where
851     A: Allocator,
853     fn drop(&mut self) {
854         // SAFETY: `self.ptr` is guaranteed to be valid by the type invariant.
855         unsafe { ptr::drop_in_place(ptr::slice_from_raw_parts_mut(self.ptr, self.len)) };
857         // SAFETY:
858         // - `self.buf` was previously allocated with `A`.
859         // - `self.layout` matches the `ArrayLayout` of the preceding allocation.
860         unsafe { A::free(self.buf.cast(), self.layout.into()) };
861     }
864 impl<T, A> IntoIterator for Vec<T, A>
865 where
866     A: Allocator,
868     type Item = T;
869     type IntoIter = IntoIter<T, A>;
871     /// Consumes the `Vec<T, A>` and creates an `Iterator`, which moves each value out of the
872     /// vector (from start to end).
873     ///
874     /// # Examples
875     ///
876     /// ```
877     /// let v = kernel::kvec![1, 2]?;
878     /// let mut v_iter = v.into_iter();
879     ///
880     /// let first_element: Option<u32> = v_iter.next();
881     ///
882     /// assert_eq!(first_element, Some(1));
883     /// assert_eq!(v_iter.next(), Some(2));
884     /// assert_eq!(v_iter.next(), None);
885     ///
886     /// # Ok::<(), Error>(())
887     /// ```
888     ///
889     /// ```
890     /// let v = kernel::kvec![];
891     /// let mut v_iter = v.into_iter();
892     ///
893     /// let first_element: Option<u32> = v_iter.next();
894     ///
895     /// assert_eq!(first_element, None);
896     ///
897     /// # Ok::<(), Error>(())
898     /// ```
899     #[inline]
900     fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
901         let buf = self.ptr;
902         let layout = self.layout;
903         let (ptr, len, _) = self.into_raw_parts();
905         IntoIter {
906             ptr,
907             buf,
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