Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  node.rs   Sprache: unbekannt

 
// This is an attempt at an implementation following the ideal
//
// ```
// struct BTreeMap<K, V> {
//     height: usize,
//     root: Option<Box<Node<K, V, height>>>
// }
//
// struct Node<K, V, height: usize> {
//     keys: [K; 2 * B - 1],
//     vals: [V; 2 * B - 1],
//     edges: if height > 0 {
//         [Box<Node<K, V, height - 1>>; 2 * B]
//     } else { () },
//     parent: *const Node<K, V, height + 1>,
//     parent_idx: u16,
//     len: u16,
// }
// ```
//
// Since Rust doesn't actually have dependent types and polymorphic recursion,
// we make do with lots of unsafety.

// A major goal of this module is to avoid complexity by treating the tree as a generic (if
// weirdly shaped) container and avoiding dealing with most of the B-Tree invariants. As such,
// this module doesn't care whether the entries are sorted, which nodes can be underfull, or
// even what underfull means. However, we do rely on a few invariants:
//
// - Trees must have uniform depth/height. This means that every path down to a leaf from a
//   given node has exactly the same length.
// - A node of length `n` has `n` keys, `n` values, and (in an internal node) `n + 1` edges.
//   This implies that even an empty internal node has at least one edge.

use core::marker::PhantomData;
use core::mem::{self, MaybeUninit};
use core::ptr::{self, NonNull, Unique};
use core::slice;

use crate::boxed::FallibleBox;
use crate::TryReserveError;
use alloc::alloc::{Allocator, Global, Layout};
use alloc::boxed::Box;

const B: usize = 6;
pub const MIN_LEN: usize = B - 1;
pub const CAPACITY: usize = 2 * B - 1;

/// The underlying representation of leaf nodes. Note that it is often unsafe to actually store
/// these, since only the first `len` keys and values are assumed to be initialized. As such,
/// these should always be put behind pointers, and specifically behind `BoxedNode` in the owned
/// case.
///
/// We have a separate type for the header and rely on it matching the prefix of `LeafNode`, in
/// order to statically allocate a single dummy node to avoid allocations. This struct is
/// `repr(C)` to prevent them from being reordered. `LeafNode` does not just contain a
/// `NodeHeader` because we do not want unnecessary padding between `len` and the keys.
/// Crucially, `NodeHeader` can be safely transmuted to different K and V. (This is exploited
/// by `as_header`.)
/// See `into_key_slice` for an explanation of K2. K2 cannot be safely transmuted around
/// because the size of `NodeHeader` depends on its alignment!
#[repr(C)]
struct NodeHeader<K, V, K2 = ()> {
    /// We use `*const` as opposed to `*mut` so as to be covariant in `K` and `V`.
    /// This either points to an actual node or is null.
    parent: *const InternalNode<K, V>,

    /// This node's index into the parent node's `edges` array.
    /// `*node.parent.edges[node.parent_idx]` should be the same thing as `node`.
    /// This is only guaranteed to be initialized when `parent` is non-null.
    parent_idx: MaybeUninit<u16>,

    /// The number of keys and values this node stores.
    ///
    /// This next to `parent_idx` to encourage the compiler to join `len` and
    /// `parent_idx` into the same 32-bit word, reducing space overhead.
    len: u16,

    /// See `into_key_slice`.
    keys_start: [K2; 0],
}
#[repr(C)]
struct LeafNode<K, V> {
    /// We use `*const` as opposed to `*mut` so as to be covariant in `K` and `V`.
    /// This either points to an actual node or is null.
    parent: *const InternalNode<K, V>,

    /// This node's index into the parent node's `edges` array.
    /// `*node.parent.edges[node.parent_idx]` should be the same thing as `node`.
    /// This is only guaranteed to be initialized when `parent` is non-null.
    parent_idx: MaybeUninit<u16>,

    /// The number of keys and values this node stores.
    ///
    /// This next to `parent_idx` to encourage the compiler to join `len` and
    /// `parent_idx` into the same 32-bit word, reducing space overhead.
    len: u16,

    /// The arrays storing the actual data of the node. Only the first `len` elements of each
    /// array are initialized and valid.
    keys: [MaybeUninit<K>; CAPACITY],
    vals: [MaybeUninit<V>; CAPACITY],
}

impl<K, V> LeafNode<K, V> {
    /// Creates a new `LeafNode`. Unsafe because all nodes should really be hidden behind
    /// `BoxedNode`, preventing accidental dropping of uninitialized keys and values.
    unsafe fn new() -> Self {
        LeafNode {
            // As a general policy, we leave fields uninitialized if they can be, as this should
            // be both slightly faster and easier to track in Valgrind.
            keys: MaybeUninit::uninit_array::<CAPACITY>(),
            vals: MaybeUninit::uninit_array::<CAPACITY>(),
            parent: ptr::null(),
            parent_idx: MaybeUninit::uninit(),
            len: 0,
        }
    }
}

impl<K, V> NodeHeader<K, V> {
    fn is_shared_root(&self) -> bool {
        ptr::eq(self, &EMPTY_ROOT_NODE as *const _ as *const _)
    }
}

// We need to implement Sync here in order to make a static instance.
unsafe impl Sync for NodeHeader<(), ()> {}

// An empty node used as a placeholder for the root node, to avoid allocations.
// We use just a header in order to save space, since no operation on an empty tree will
// ever take a pointer past the first key.
static EMPTY_ROOT_NODE: NodeHeader<(), ()> = NodeHeader {
    parent: ptr::null(),
    parent_idx: MaybeUninit::uninit(),
    len: 0,
    keys_start: [],
};

/// The underlying representation of internal nodes. As with `LeafNode`s, these should be hidden
/// behind `BoxedNode`s to prevent dropping uninitialized keys and values. Any pointer to an
/// `InternalNode` can be directly casted to a pointer to the underlying `LeafNode` portion of the
/// node, allowing code to act on leaf and internal nodes generically without having to even check
/// which of the two a pointer is pointing at. This property is enabled by the use of `repr(C)`.
#[repr(C)]
struct InternalNode<K, V> {
    data: LeafNode<K, V>,

    /// The pointers to the children of this node. `len + 1` of these are considered
    /// initialized and valid.
    edges: [MaybeUninit<BoxedNode<K, V>>; 2 * B],
}

impl<K, V> InternalNode<K, V> {
    /// Creates a new `InternalNode`.
    ///
    /// This is unsafe for two reasons. First, it returns an `InternalNode` by value, risking
    /// dropping of uninitialized fields. Second, an invariant of internal nodes is that `len + 1`
    /// edges are initialized and valid, meaning that even when the node is empty (having a
    /// `len` of 0), there must be one initialized and valid edge. This function does not set up
    /// such an edge.
    unsafe fn new() -> Self {
        InternalNode {
            data: LeafNode::new(),
            edges: MaybeUninit::uninit_array::<{ 2 * B }>(),
        }
    }
}

/// An owned pointer to a node. This basically is either `Box<LeafNode<K, V>>` or
/// `Box<InternalNode<K, V>>`. However, it contains no information as to which of the two types
/// of nodes is actually behind the box, and, partially due to this lack of information, has no
/// destructor.
struct BoxedNode<K, V> {
    ptr: Unique<LeafNode<K, V>>,
}

impl<K, V> BoxedNode<K, V> {
    fn from_leaf(node: Box<LeafNode<K, V>>) -> Self {
        let (ptr, _g) = Box::into_unique(node);
        BoxedNode { ptr: ptr }
    }

    fn from_internal(node: Box<InternalNode<K, V>>) -> Self {
        unsafe {
            BoxedNode {
                ptr: Unique::new_unchecked(Box::into_raw(node) as *mut LeafNode<K, V>),
            }
        }
    }

    unsafe fn from_ptr(ptr: NonNull<LeafNode<K, V>>) -> Self {
        BoxedNode {
            ptr: Unique::new_unchecked(ptr.as_ptr()),
        }
    }

    fn as_ptr(&self) -> NonNull<LeafNode<K, V>> {
        NonNull::from(self.ptr)
    }
}

/// An owned tree. Note that despite being owned, this does not have a destructor,
/// and must be cleaned up manually.
pub struct Root<K, V> {
    node: BoxedNode<K, V>,
    height: usize,
}

unsafe impl<K: Sync, V: Sync> Sync for Root<K, V> {}
unsafe impl<K: Send, V: Send> Send for Root<K, V> {}

impl<K, V> Root<K, V> {
    pub fn is_shared_root(&self) -> bool {
        self.as_ref().is_shared_root()
    }

    pub fn shared_empty_root() -> Self {
        Root {
            node: unsafe {
                BoxedNode::from_ptr(NonNull::new_unchecked(
                    &EMPTY_ROOT_NODE as *const _ as *const LeafNode<K, V> as *mut _,
                ))
            },
            height: 0,
        }
    }

    pub fn new_leaf() -> Result<Self, TryReserveError> {
        Ok(Root {
            node: BoxedNode::from_leaf(<Box<_> as FallibleBox<_>>::try_new(unsafe {
                LeafNode::new()
            })?),
            height: 0,
        })
    }

    pub fn as_ref(&self) -> NodeRef<marker::Immut<'_>, K, V, marker::LeafOrInternal> {
        NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node.as_ptr(),
            root: self as *const _ as *mut _,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    pub fn as_mut(&mut self) -> NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, marker::LeafOrInternal> {
        NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node.as_ptr(),
            root: self as *mut _,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    pub fn into_ref(self) -> NodeRef<marker::Owned, K, V, marker::LeafOrInternal> {
        NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node.as_ptr(),
            root: ptr::null_mut(), // FIXME: Is there anything better to do here?
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    /// Adds a new internal node with a single edge, pointing to the previous root, and make that
    /// new node the root. This increases the height by 1 and is the opposite of `pop_level`.
    pub fn push_level(
        &mut self,
    ) -> Result<NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, marker::Internal>, TryReserveError> {
        debug_assert!(!self.is_shared_root());
        let mut new_node = <Box<_> as FallibleBox<_>>::try_new(unsafe { InternalNode::new() })?;
        new_node.edges[0].write(unsafe { BoxedNode::from_ptr(self.node.as_ptr()) });

        self.node = BoxedNode::from_internal(new_node);
        self.height += 1;

        let mut ret = NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node.as_ptr(),
            root: self as *mut _,
            _marker: PhantomData,
        };

        unsafe {
            ret.reborrow_mut().first_edge().correct_parent_link();
        }

        Ok(ret)
    }

    /// Removes the root node, using its first child as the new root. This cannot be called when
    /// the tree consists only of a leaf node. As it is intended only to be called when the root
    /// has only one edge, no cleanup is done on any of the other children are elements of the root.
    /// This decreases the height by 1 and is the opposite of `push_level`.
    pub fn pop_level(&mut self) {
        debug_assert!(self.height > 0);

        let top = self.node.ptr;

        self.node = unsafe {
            BoxedNode::from_ptr(
                self.as_mut()
                    .cast_unchecked::<marker::Internal>()
                    .first_edge()
                    .descend()
                    .node,
            )
        };
        self.height -= 1;
        unsafe {
            (*self.as_mut().as_leaf_mut()).parent = ptr::null();
        }

        unsafe {
            Global.deallocate(
                NonNull::from(top).cast(),
                Layout::new::<InternalNode<K, V>>(),
            );
        }
    }
}

// N.B. `NodeRef` is always covariant in `K` and `V`, even when the `BorrowType`
// is `Mut`. This is technically wrong, but cannot result in any unsafety due to
// internal use of `NodeRef` because we stay completely generic over `K` and `V`.
// However, whenever a public type wraps `NodeRef`, make sure that it has the
// correct variance.
/// A reference to a node.
///
/// This type has a number of parameters that controls how it acts:
/// - `BorrowType`: This can be `Immut<'a>` or `Mut<'a>` for some `'a` or `Owned`.
///    When this is `Immut<'a>`, the `NodeRef` acts roughly like `&'a Node`,
///    when this is `Mut<'a>`, the `NodeRef` acts roughly like `&'a mut Node`,
///    and when this is `Owned`, the `NodeRef` acts roughly like `Box<Node>`.
/// - `K` and `V`: These control what types of things are stored in the nodes.
/// - `Type`: This can be `Leaf`, `Internal`, or `LeafOrInternal`. When this is
///   `Leaf`, the `NodeRef` points to a leaf node, when this is `Internal` the
///   `NodeRef` points to an internal node, and when this is `LeafOrInternal` the
///   `NodeRef` could be pointing to either type of node.
///   Note that in case of a leaf node, this might still be the shared root!  Only turn
///   this into a `LeafNode` reference if you know it is not a root!  Shared references
///   must be dereferencable *for the entire size of their pointee*, so `&InternalNode`
///   pointing to the shared root is UB.
///   Turning this into a `NodeHeader` is always safe.
pub struct NodeRef<BorrowType, K, V, Type> {
    height: usize,
    node: NonNull<LeafNode<K, V>>,
    // This is null unless the borrow type is `Mut`
    root: *const Root<K, V>,
    _marker: PhantomData<(BorrowType, Type)>,
}

impl<'a, K: 'a, V: 'a, Type> Copy for NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, Type> {}
impl<'a, K: 'a, V: 'a, Type> Clone for NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, Type> {
    fn clone(&self) -> Self {
        *self
    }
}

unsafe impl<BorrowType, K: Sync, V: Sync, Type> Sync for NodeRef<BorrowType, K, V, Type> {}

unsafe impl<'a, K: Sync + 'a, V: Sync + 'a, Type> Send for NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, Type> {}
unsafe impl<'a, K: Send + 'a, V: Send + 'a, Type> Send for NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, Type> {}
unsafe impl<K: Send, V: Send, Type> Send for NodeRef<marker::Owned, K, V, Type> {}

impl<BorrowType, K, V> NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Internal> {
    fn as_internal(&self) -> &InternalNode<K, V> {
        unsafe { &*(self.node.as_ptr() as *mut InternalNode<K, V>) }
    }
}

impl<'a, K, V> NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal> {
    fn as_internal_mut(&mut self) -> &mut InternalNode<K, V> {
        unsafe { &mut *(self.node.as_ptr() as *mut InternalNode<K, V>) }
    }
}

impl<BorrowType, K, V, Type> NodeRef<BorrowType, K, V, Type> {
    /// Finds the length of the node. This is the number of keys or values. In an
    /// internal node, the number of edges is `len() + 1`.
    pub fn len(&self) -> usize {
        self.as_header().len as usize
    }

    /// Returns the height of this node in the whole tree. Zero height denotes the
    /// leaf level.
    pub fn height(&self) -> usize {
        self.height
    }

    /// Removes any static information about whether this node is a `Leaf` or an
    /// `Internal` node.
    pub fn forget_type(self) -> NodeRef<BorrowType, K, V, marker::LeafOrInternal> {
        NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node,
            root: self.root,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    /// Temporarily takes out another, immutable reference to the same node.
    fn reborrow<'a>(&'a self) -> NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, Type> {
        NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node,
            root: self.root,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    /// Assert that this is indeed a proper leaf node, and not the shared root.
    unsafe fn as_leaf(&self) -> &LeafNode<K, V> {
        self.node.as_ref()
    }

    fn as_header(&self) -> &NodeHeader<K, V> {
        unsafe { &*(self.node.as_ptr() as *const NodeHeader<K, V>) }
    }

    pub fn is_shared_root(&self) -> bool {
        self.as_header().is_shared_root()
    }

    pub fn keys(&self) -> &[K] {
        self.reborrow().into_key_slice()
    }

    fn vals(&self) -> &[V] {
        self.reborrow().into_val_slice()
    }

    /// Finds the parent of the current node. Returns `Ok(handle)` if the current
    /// node actually has a parent, where `handle` points to the edge of the parent
    /// that points to the current node. Returns `Err(self)` if the current node has
    /// no parent, giving back the original `NodeRef`.
    ///
    /// `edge.descend().ascend().unwrap()` and `node.ascend().unwrap().descend()` should
    /// both, upon success, do nothing.
    pub fn ascend(
        self,
    ) -> Result<Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Internal>, marker::Edge>, Self> {
        let parent_as_leaf = self.as_header().parent as *const LeafNode<K, V>;
        if let Some(non_zero) = NonNull::new(parent_as_leaf as *mut _) {
            Ok(Handle {
                node: NodeRef {
                    height: self.height + 1,
                    node: non_zero,
                    root: self.root,
                    _marker: PhantomData,
                },
                idx: unsafe { usize::from(*self.as_header().parent_idx.as_ptr()) },
                _marker: PhantomData,
            })
        } else {
            Err(self)
        }
    }

    pub fn first_edge(self) -> Handle<Self, marker::Edge> {
        Handle::new_edge(self, 0)
    }

    pub fn last_edge(self) -> Handle<Self, marker::Edge> {
        let len = self.len();
        Handle::new_edge(self, len)
    }

    /// Note that `self` must be nonempty.
    pub fn first_kv(self) -> Handle<Self, marker::KV> {
        debug_assert!(self.len() > 0);
        Handle::new_kv(self, 0)
    }

    /// Note that `self` must be nonempty.
    pub fn last_kv(self) -> Handle<Self, marker::KV> {
        let len = self.len();
        debug_assert!(len > 0);
        Handle::new_kv(self, len - 1)
    }
}

impl<K, V> NodeRef<marker::Owned, K, V, marker::Leaf> {
    /// Similar to `ascend`, gets a reference to a node's parent node, but also
    /// deallocate the current node in the process. This is unsafe because the
    /// current node will still be accessible despite being deallocated.
    pub unsafe fn deallocate_and_ascend(
        self,
    ) -> Option<Handle<NodeRef<marker::Owned, K, V, marker::Internal>, marker::Edge>> {
        debug_assert!(!self.is_shared_root());
        let node = self.node;
        let ret = self.ascend().ok();
        Global.deallocate(node.cast(), Layout::new::<LeafNode<K, V>>());
        ret
    }
}

impl<K, V> NodeRef<marker::Owned, K, V, marker::Internal> {
    /// Similar to `ascend`, gets a reference to a node's parent node, but also
    /// deallocate the current node in the process. This is unsafe because the
    /// current node will still be accessible despite being deallocated.
    pub unsafe fn deallocate_and_ascend(
        self,
    ) -> Option<Handle<NodeRef<marker::Owned, K, V, marker::Internal>, marker::Edge>> {
        let node = self.node;
        let ret = self.ascend().ok();
        Global.deallocate(node.cast(), Layout::new::<InternalNode<K, V>>());
        ret
    }
}

impl<'a, K, V, Type> NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, Type> {
    /// Unsafely asserts to the compiler some static information about whether this
    /// node is a `Leaf`.
    unsafe fn cast_unchecked<NewType>(&mut self) -> NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, NewType> {
        NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node,
            root: self.root,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    /// Temporarily takes out another, mutable reference to the same node. Beware, as
    /// this method is very dangerous, doubly so since it may not immediately appear
    /// dangerous.
    ///
    /// Because mutable pointers can roam anywhere around the tree and can even (through
    /// `into_root_mut`) mess with the root of the tree, the result of `reborrow_mut`
    /// can easily be used to make the original mutable pointer dangling, or, in the case
    /// of a reborrowed handle, out of bounds.
    // FIXME(@gereeter) consider adding yet another type parameter to `NodeRef` that restricts
    // the use of `ascend` and `into_root_mut` on reborrowed pointers, preventing this unsafety.
    unsafe fn reborrow_mut(&mut self) -> NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, Type> {
        NodeRef {
            height: self.height,
            node: self.node,
            root: self.root,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    /// Returns a raw ptr to avoid asserting exclusive access to the entire node.
    fn as_leaf_mut(&mut self) -> *mut LeafNode<K, V> {
        // We are mutable, so we cannot be the root, so accessing this as a leaf is okay.
        self.node.as_ptr()
    }

    fn keys_mut(&mut self) -> &mut [K] {
        unsafe { self.reborrow_mut().into_key_slice_mut() }
    }

    fn vals_mut(&mut self) -> &mut [V] {
        unsafe { self.reborrow_mut().into_val_slice_mut() }
    }
}

impl<'a, K: 'a, V: 'a, Type> NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, Type> {
    fn into_key_slice(self) -> &'a [K] {
        // We have to be careful here because we might be pointing to the shared root.
        // In that case, we must not create an `&LeafNode`.  We could just return
        // an empty slice whenever the length is 0 (this includes the shared root),
        // but we want to avoid that run-time check.
        // Instead, we create a slice pointing into the node whenever possible.
        // We can sometimes do this even for the shared root, as the slice will be
        // empty.  We cannot *always* do this because if the type is too highly
        // aligned, the offset of `keys` in a "full node" might be outside the bounds
        // of the header!  So we do an alignment check first, that will be
        // evaluated at compile-time, and only do any run-time check in the rare case
        // that the alignment is very big.
        if mem::align_of::<K>() > mem::align_of::<LeafNode<(), ()>>() && self.is_shared_root() {
            &[]
        } else {
            // Thanks to the alignment check above, we know that `keys` will be
            // in-bounds of some allocation even if this is the shared root!
            // (We might be one-past-the-end, but that is allowed by LLVM.)
            // Getting the pointer is tricky though.  `NodeHeader` does not have a `keys`
            // field because we want its size to not depend on the alignment of `K`
            // (needed becuase `as_header` should be safe).  We cannot call `as_leaf`
            // because we might be the shared root.
            // For this reason, `NodeHeader` has this `K2` parameter (that's usually `()`
            // and hence just adds a size-0-align-1 field, not affecting layout).
            // We know that we can transmute `NodeHeader<K, V, ()>` to `NodeHeader<K, V, K>`
            // because we did the alignment check above, and hence `NodeHeader<K, V, K>`
            // is not bigger than `NodeHeader<K, V, ()>`!  Then we can use `NodeHeader<K, V, K>`
            // to compute the pointer where the keys start.
            // This entire hack will become unnecessary once
            // <https://github.com/rust-lang/rfcs/pull/2582> lands, then we can just take a raw
            // pointer to the `keys` field of `*const InternalNode<K, V>`.

            // This is a non-debug-assert because it can be completely compile-time evaluated.
            assert!(mem::size_of::<NodeHeader<K, V>>() == mem::size_of::<NodeHeader<K, V, K>>());
            let header = self.as_header() as *const _ as *const NodeHeader<K, V, K>;
            let keys = unsafe { &(*header).keys_start as *const _ as *const K };
            unsafe { slice::from_raw_parts(keys, self.len()) }
        }
    }

    fn into_val_slice(self) -> &'a [V] {
        debug_assert!(!self.is_shared_root());
        // We cannot be the root, so `as_leaf` is okay
        unsafe {
            slice::from_raw_parts(MaybeUninit::slice_as_ptr(&self.as_leaf().vals), self.len())
        }
    }

    fn into_slices(self) -> (&'a [K], &'a [V]) {
        let k = unsafe { ptr::read(&self) };
        (k.into_key_slice(), self.into_val_slice())
    }
}

impl<'a, K: 'a, V: 'a, Type> NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, Type> {
    /// Gets a mutable reference to the root itself. This is useful primarily when the
    /// height of the tree needs to be adjusted. Never call this on a reborrowed pointer.
    pub fn into_root_mut(self) -> &'a mut Root<K, V> {
        unsafe { &mut *(self.root as *mut Root<K, V>) }
    }

    fn into_key_slice_mut(mut self) -> &'a mut [K] {
        // Same as for `into_key_slice` above, we try to avoid a run-time check
        // (the alignment comparison will usually be performed at compile-time).
        if mem::align_of::<K>() > mem::align_of::<LeafNode<(), ()>>() && self.is_shared_root() {
            &mut []
        } else {
            unsafe {
                slice::from_raw_parts_mut(
                    MaybeUninit::slice_as_mut_ptr(&mut (*self.as_leaf_mut()).keys),
                    self.len(),
                )
            }
        }
    }

    fn into_val_slice_mut(mut self) -> &'a mut [V] {
        debug_assert!(!self.is_shared_root());
        unsafe {
            slice::from_raw_parts_mut(
                MaybeUninit::slice_as_mut_ptr(&mut (*self.as_leaf_mut()).vals),
                self.len(),
            )
        }
    }

    fn into_slices_mut(mut self) -> (&'a mut [K], &'a mut [V]) {
        debug_assert!(!self.is_shared_root());
        // We cannot use the getters here, because calling the second one
        // invalidates the reference returned by the first.
        // More precisely, it is the call to `len` that is the culprit,
        // because that creates a shared reference to the header, which *can*
        // overlap with the keys (and even the values, for ZST keys).
        unsafe {
            let len = self.len();
            let leaf = self.as_leaf_mut();
            let keys =
                slice::from_raw_parts_mut(MaybeUninit::slice_as_mut_ptr(&mut (*leaf).keys), len);
            let vals =
                slice::from_raw_parts_mut(MaybeUninit::slice_as_mut_ptr(&mut (*leaf).vals), len);
            (keys, vals)
        }
    }
}

impl<'a, K, V> NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf> {
    /// Adds a key/value pair the end of the node.
    pub fn push(&mut self, key: K, val: V) {
        // Necessary for correctness, but this is an internal module
        debug_assert!(self.len() < CAPACITY);
        debug_assert!(!self.is_shared_root());

        let idx = self.len();

        unsafe {
            ptr::write(self.keys_mut().as_mut_ptr().add(idx), key);
            ptr::write(self.vals_mut().as_mut_ptr().add(idx), val);

            (*self.as_leaf_mut()).len += 1;
        }
    }

    /// Adds a key/value pair to the beginning of the node.
    pub fn push_front(&mut self, key: K, val: V) {
        // Necessary for correctness, but this is an internal module
        debug_assert!(self.len() < CAPACITY);
        debug_assert!(!self.is_shared_root());

        unsafe {
            slice_insert(self.keys_mut(), 0, key);
            slice_insert(self.vals_mut(), 0, val);

            (*self.as_leaf_mut()).len += 1;
        }
    }
}

impl<'a, K, V> NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal> {
    /// Adds a key/value pair and an edge to go to the right of that pair to
    /// the end of the node.
    pub fn push(&mut self, key: K, val: V, edge: Root<K, V>) {
        // Necessary for correctness, but this is an internal module
        debug_assert!(edge.height == self.height - 1);
        debug_assert!(self.len() < CAPACITY);

        let idx = self.len();

        unsafe {
            ptr::write(self.keys_mut().as_mut_ptr().add(idx), key);
            ptr::write(self.vals_mut().as_mut_ptr().add(idx), val);
            self.as_internal_mut()
                .edges
                .as_mut_ptr()
                .add(idx + 1)
                .as_mut()
                .unwrap()
                .write(edge.node);

            (*self.as_leaf_mut()).len += 1;

            Handle::new_edge(self.reborrow_mut(), idx + 1).correct_parent_link();
        }
    }

    fn correct_childrens_parent_links(&mut self, first: usize, after_last: usize) {
        for i in first..after_last {
            Handle::new_edge(unsafe { self.reborrow_mut() }, i).correct_parent_link();
        }
    }

    fn correct_all_childrens_parent_links(&mut self) {
        let len = self.len();
        self.correct_childrens_parent_links(0, len + 1);
    }

    /// Adds a key/value pair and an edge to go to the left of that pair to
    /// the beginning of the node.
    pub fn push_front(&mut self, key: K, val: V, edge: Root<K, V>) {
        // Necessary for correctness, but this is an internal module
        debug_assert!(edge.height == self.height - 1);
        debug_assert!(self.len() < CAPACITY);

        unsafe {
            slice_insert(self.keys_mut(), 0, key);
            slice_insert(self.vals_mut(), 0, val);
            slice_insert(
                slice::from_raw_parts_mut(
                    MaybeUninit::slice_as_mut_ptr(&mut self.as_internal_mut().edges),
                    self.len() + 1,
                ),
                0,
                edge.node,
            );

            (*self.as_leaf_mut()).len += 1;

            self.correct_all_childrens_parent_links();
        }
    }
}

impl<'a, K, V> NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::LeafOrInternal> {
    /// Removes a key/value pair from the end of this node. If this is an internal node,
    /// also removes the edge that was to the right of that pair.
    pub fn pop(&mut self) -> (K, V, Option<Root<K, V>>) {
        // Necessary for correctness, but this is an internal module
        debug_assert!(self.len() > 0);

        let idx = self.len() - 1;

        unsafe {
            let key = ptr::read(self.keys().get_unchecked(idx));
            let val = ptr::read(self.vals().get_unchecked(idx));
            let edge = match self.reborrow_mut().force() {
                ForceResult::Leaf(_) => None,
                ForceResult::Internal(internal) => {
                    let edge =
                        ptr::read(internal.as_internal().edges.get_unchecked(idx + 1).as_ptr());
                    let mut new_root = Root {
                        node: edge,
                        height: internal.height - 1,
                    };
                    (*new_root.as_mut().as_leaf_mut()).parent = ptr::null();
                    Some(new_root)
                }
            };

            (*self.as_leaf_mut()).len -= 1;
            (key, val, edge)
        }
    }

    /// Removes a key/value pair from the beginning of this node. If this is an internal node,
    /// also removes the edge that was to the left of that pair.
    pub fn pop_front(&mut self) -> (K, V, Option<Root<K, V>>) {
        // Necessary for correctness, but this is an internal module
        debug_assert!(self.len() > 0);

        let old_len = self.len();

        unsafe {
            let key = slice_remove(self.keys_mut(), 0);
            let val = slice_remove(self.vals_mut(), 0);
            let edge = match self.reborrow_mut().force() {
                ForceResult::Leaf(_) => None,
                ForceResult::Internal(mut internal) => {
                    let edge = slice_remove(
                        slice::from_raw_parts_mut(
                            MaybeUninit::slice_as_mut_ptr(&mut internal.as_internal_mut().edges),
                            old_len + 1,
                        ),
                        0,
                    );

                    let mut new_root = Root {
                        node: edge,
                        height: internal.height - 1,
                    };
                    (*new_root.as_mut().as_leaf_mut()).parent = ptr::null();

                    for i in 0..old_len {
                        Handle::new_edge(internal.reborrow_mut(), i).correct_parent_link();
                    }

                    Some(new_root)
                }
            };

            (*self.as_leaf_mut()).len -= 1;

            (key, val, edge)
        }
    }

    fn into_kv_pointers_mut(mut self) -> (*mut K, *mut V) {
        (self.keys_mut().as_mut_ptr(), self.vals_mut().as_mut_ptr())
    }
}

impl<BorrowType, K, V> NodeRef<BorrowType, K, V, marker::LeafOrInternal> {
    /// Checks whether a node is an `Internal` node or a `Leaf` node.
    pub fn force(
        self,
    ) -> ForceResult<
        NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Leaf>,
        NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Internal>,
    > {
        if self.height == 0 {
            ForceResult::Leaf(NodeRef {
                height: self.height,
                node: self.node,
                root: self.root,
                _marker: PhantomData,
            })
        } else {
            ForceResult::Internal(NodeRef {
                height: self.height,
                node: self.node,
                root: self.root,
                _marker: PhantomData,
            })
        }
    }
}

/// A reference to a specific key/value pair or edge within a node. The `Node` parameter
/// must be a `NodeRef`, while the `Type` can either be `KV` (signifying a handle on a key/value
/// pair) or `Edge` (signifying a handle on an edge).
///
/// Note that even `Leaf` nodes can have `Edge` handles. Instead of representing a pointer to
/// a child node, these represent the spaces where child pointers would go between the key/value
/// pairs. For example, in a node with length 2, there would be 3 possible edge locations - one
/// to the left of the node, one between the two pairs, and one at the right of the node.
pub struct Handle<Node, Type> {
    node: Node,
    idx: usize,
    _marker: PhantomData<Type>,
}

impl<Node: Copy, Type> Copy for Handle<Node, Type> {}
// We don't need the full generality of `#[derive(Clone)]`, as the only time `Node` will be
// `Clone`able is when it is an immutable reference and therefore `Copy`.
impl<Node: Copy, Type> Clone for Handle<Node, Type> {
    fn clone(&self) -> Self {
        *self
    }
}

impl<Node, Type> Handle<Node, Type> {
    /// Retrieves the node that contains the edge of key/value pair this handle points to.
    pub fn into_node(self) -> Node {
        self.node
    }
}

impl<BorrowType, K, V, NodeType> Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, marker::KV> {
    /// Creates a new handle to a key/value pair in `node`. `idx` must be less than `node.len()`.
    pub fn new_kv(node: NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, idx: usize) -> Self {
        // Necessary for correctness, but in a private module
        debug_assert!(idx < node.len());

        Handle {
            node,
            idx,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    pub fn left_edge(self) -> Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, marker::Edge> {
        Handle::new_edge(self.node, self.idx)
    }

    pub fn right_edge(self) -> Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, marker::Edge> {
        Handle::new_edge(self.node, self.idx + 1)
    }
}

impl<BorrowType, K, V, NodeType, HandleType> PartialEq
    for Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, HandleType>
{
    fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
        self.node.node == other.node.node && self.idx == other.idx
    }
}

impl<BorrowType, K, V, NodeType, HandleType>
    Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, HandleType>
{
    /// Temporarily takes out another, immutable handle on the same location.
    pub fn reborrow(&self) -> Handle<NodeRef<marker::Immut<'_>, K, V, NodeType>, HandleType> {
        // We can't use Handle::new_kv or Handle::new_edge because we don't know our type
        Handle {
            node: self.node.reborrow(),
            idx: self.idx,
            _marker: PhantomData,
        }
    }
}

impl<'a, K, V, NodeType, HandleType> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, NodeType>, HandleType> {
    /// Temporarily takes out another, mutable handle on the same location. Beware, as
    /// this method is very dangerous, doubly so since it may not immediately appear
    /// dangerous.
    ///
    /// Because mutable pointers can roam anywhere around the tree and can even (through
    /// `into_root_mut`) mess with the root of the tree, the result of `reborrow_mut`
    /// can easily be used to make the original mutable pointer dangling, or, in the case
    /// of a reborrowed handle, out of bounds.
    // FIXME(@gereeter) consider adding yet another type parameter to `NodeRef` that restricts
    // the use of `ascend` and `into_root_mut` on reborrowed pointers, preventing this unsafety.
    pub unsafe fn reborrow_mut(
        &mut self,
    ) -> Handle<NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, NodeType>, HandleType> {
        // We can't use Handle::new_kv or Handle::new_edge because we don't know our type
        Handle {
            node: self.node.reborrow_mut(),
            idx: self.idx,
            _marker: PhantomData,
        }
    }
}

impl<BorrowType, K, V, NodeType> Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, marker::Edge> {
    /// Creates a new handle to an edge in `node`. `idx` must be less than or equal to
    /// `node.len()`.
    pub fn new_edge(node: NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, idx: usize) -> Self {
        // Necessary for correctness, but in a private module
        debug_assert!(idx <= node.len());

        Handle {
            node,
            idx,
            _marker: PhantomData,
        }
    }

    pub fn left_kv(self) -> Result<Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, marker::KV>, Self> {
        if self.idx > 0 {
            Ok(Handle::new_kv(self.node, self.idx - 1))
        } else {
            Err(self)
        }
    }

    pub fn right_kv(self) -> Result<Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, NodeType>, marker::KV>, Self> {
        if self.idx < self.node.len() {
            Ok(Handle::new_kv(self.node, self.idx))
        } else {
            Err(self)
        }
    }
}

impl<'a, K, V> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge> {
    /// Inserts a new key/value pair between the key/value pairs to the right and left of
    /// this edge. This method assumes that there is enough space in the node for the new
    /// pair to fit.
    ///
    /// The returned pointer points to the inserted value.
    fn insert_fit(&mut self, key: K, val: V) -> *mut V {
        // Necessary for correctness, but in a private module
        debug_assert!(self.node.len() < CAPACITY);
        debug_assert!(!self.node.is_shared_root());

        unsafe {
            slice_insert(self.node.keys_mut(), self.idx, key);
            slice_insert(self.node.vals_mut(), self.idx, val);

            (*self.node.as_leaf_mut()).len += 1;

            self.node.vals_mut().as_mut_ptr().add(self.idx)
        }
    }

    /// Inserts a new key/value pair between the key/value pairs to the right and left of
    /// this edge. This method splits the node if there isn't enough room.
    ///
    /// The returned pointer points to the inserted value.
    pub fn insert(
        mut self,
        key: K,
        val: V,
    ) -> Result<(InsertResult<'a, K, V, marker::Leaf>, *mut V), TryReserveError> {
        if self.node.len() < CAPACITY {
            let ptr = self.insert_fit(key, val);
            Ok((InsertResult::Fit(Handle::new_kv(self.node, self.idx)), ptr))
        } else {
            let middle = Handle::new_kv(self.node, B);
            let (mut left, k, v, mut right) = middle.split()?;
            let ptr = if self.idx <= B {
                unsafe { Handle::new_edge(left.reborrow_mut(), self.idx).insert_fit(key, val) }
            } else {
                unsafe {
                    Handle::new_edge(
                        right.as_mut().cast_unchecked::<marker::Leaf>(),
                        self.idx - (B + 1),
                    )
                    .insert_fit(key, val)
                }
            };
            Ok((InsertResult::Split(left, k, v, right), ptr))
        }
    }
}

impl<'a, K, V> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal>, marker::Edge> {
    /// Fixes the parent pointer and index in the child node below this edge. This is useful
    /// when the ordering of edges has been changed, such as in the various `insert` methods.
    fn correct_parent_link(mut self) {
        let idx = self.idx as u16;
        let ptr = self.node.as_internal_mut() as *mut _;
        let mut child = self.descend();
        unsafe {
            (*child.as_leaf_mut()).parent = ptr;
            (*child.as_leaf_mut()).parent_idx.write(idx);
        }
    }

    /// Unsafely asserts to the compiler some static information about whether the underlying
    /// node of this handle is a `Leaf`.
    unsafe fn cast_unchecked<NewType>(
        &mut self,
    ) -> Handle<NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, NewType>, marker::Edge> {
        Handle::new_edge(self.node.cast_unchecked(), self.idx)
    }

    /// Inserts a new key/value pair and an edge that will go to the right of that new pair
    /// between this edge and the key/value pair to the right of this edge. This method assumes
    /// that there is enough space in the node for the new pair to fit.
    fn insert_fit(&mut self, key: K, val: V, edge: Root<K, V>) {
        // Necessary for correctness, but in an internal module
        debug_assert!(self.node.len() < CAPACITY);
        debug_assert!(edge.height == self.node.height - 1);

        unsafe {
            // This cast is a lie, but it allows us to reuse the key/value insertion logic.
            self.cast_unchecked::<marker::Leaf>().insert_fit(key, val);

            slice_insert(
                slice::from_raw_parts_mut(
                    MaybeUninit::slice_as_mut_ptr(&mut self.node.as_internal_mut().edges),
                    self.node.len(),
                ),
                self.idx + 1,
                edge.node,
            );

            for i in (self.idx + 1)..(self.node.len() + 1) {
                Handle::new_edge(self.node.reborrow_mut(), i).correct_parent_link();
            }
        }
    }

    /// Inserts a new key/value pair and an edge that will go to the right of that new pair
    /// between this edge and the key/value pair to the right of this edge. This method splits
    /// the node if there isn't enough room.
    pub fn insert(
        mut self,
        key: K,
        val: V,
        edge: Root<K, V>,
    ) -> Result<InsertResult<'a, K, V, marker::Internal>, TryReserveError> {
        // Necessary for correctness, but this is an internal module
        debug_assert!(edge.height == self.node.height - 1);

        if self.node.len() < CAPACITY {
            self.insert_fit(key, val, edge);
            Ok(InsertResult::Fit(Handle::new_kv(self.node, self.idx)))
        } else {
            let middle = Handle::new_kv(self.node, B);
            let (mut left, k, v, mut right) = middle.split()?;
            if self.idx <= B {
                unsafe {
                    Handle::new_edge(left.reborrow_mut(), self.idx).insert_fit(key, val, edge);
                }
            } else {
                unsafe {
                    Handle::new_edge(
                        right.as_mut().cast_unchecked::<marker::Internal>(),
                        self.idx - (B + 1),
                    )
                    .insert_fit(key, val, edge);
                }
            }
            Ok(InsertResult::Split(left, k, v, right))
        }
    }
}

impl<BorrowType, K, V> Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Internal>, marker::Edge> {
    /// Finds the node pointed to by this edge.
    ///
    /// `edge.descend().ascend().unwrap()` and `node.ascend().unwrap().descend()` should
    /// both, upon success, do nothing.
    pub fn descend(self) -> NodeRef<BorrowType, K, V, marker::LeafOrInternal> {
        NodeRef {
            height: self.node.height - 1,
            node: unsafe {
                (&*self
                    .node
                    .as_internal()
                    .edges
                    .get_unchecked(self.idx)
                    .as_ptr())
                    .as_ptr()
            },
            root: self.node.root,
            _marker: PhantomData,
        }
    }
}

impl<'a, K: 'a, V: 'a, NodeType> Handle<NodeRef<marker::Immut<'a>, K, V, NodeType>, marker::KV> {
    pub fn into_kv(self) -> (&'a K, &'a V) {
        let (keys, vals) = self.node.into_slices();
        unsafe { (keys.get_unchecked(self.idx), vals.get_unchecked(self.idx)) }
    }
}

impl<'a, K: 'a, V: 'a, NodeType> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, NodeType>, marker::KV> {
    pub fn into_kv_mut(self) -> (&'a mut K, &'a mut V) {
        let (keys, vals) = self.node.into_slices_mut();
        unsafe {
            (
                keys.as_mut_ptr().add(self.idx).as_mut().unwrap(),
                vals.as_mut_ptr().add(self.idx).as_mut().unwrap(),
            )
        }
    }
}

impl<'a, K, V, NodeType> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, NodeType>, marker::KV> {
    pub fn kv_mut(&mut self) -> (&mut K, &mut V) {
        unsafe {
            let (keys, vals) = self.node.reborrow_mut().into_slices_mut();
            (
                keys.as_mut_ptr().add(self.idx).as_mut().unwrap(),
                vals.as_mut_ptr().add(self.idx).as_mut().unwrap(),
            )
        }
    }
}

impl<'a, K, V> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::KV> {
    /// Splits the underlying node into three parts:
    ///
    /// - The node is truncated to only contain the key/value pairs to the right of
    ///   this handle.
    /// - The key and value pointed to by this handle and extracted.
    /// - All the key/value pairs to the right of this handle are put into a newly
    ///   allocated node.
    pub fn split(
        mut self,
    ) -> Result<
        (
            NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>,
            K,
            V,
            Root<K, V>,
        ),
        TryReserveError,
    > {
        debug_assert!(!self.node.is_shared_root());
        unsafe {
            let mut new_node = <Box<_> as FallibleBox<_>>::try_new(LeafNode::new())?;

            let k = ptr::read(self.node.keys().get_unchecked(self.idx));
            let v = ptr::read(self.node.vals().get_unchecked(self.idx));

            let new_len = self.node.len() - self.idx - 1;

            ptr::copy_nonoverlapping(
                self.node.keys().as_ptr().add(self.idx + 1),
                new_node.keys.as_mut_ptr() as *mut K,
                new_len,
            );
            ptr::copy_nonoverlapping(
                self.node.vals().as_ptr().add(self.idx + 1),
                new_node.vals.as_mut_ptr() as *mut V,
                new_len,
            );

            (*self.node.as_leaf_mut()).len = self.idx as u16;
            new_node.len = new_len as u16;

            Ok((
                self.node,
                k,
                v,
                Root {
                    node: BoxedNode::from_leaf(new_node),
                    height: 0,
                },
            ))
        }
    }

    /// Removes the key/value pair pointed to by this handle, returning the edge between the
    /// now adjacent key/value pairs to the left and right of this handle.
    pub fn remove(
        mut self,
    ) -> (
        Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Leaf>, marker::Edge>,
        K,
        V,
    ) {
        debug_assert!(!self.node.is_shared_root());
        unsafe {
            let k = slice_remove(self.node.keys_mut(), self.idx);
            let v = slice_remove(self.node.vals_mut(), self.idx);
            (*self.node.as_leaf_mut()).len -= 1;
            (self.left_edge(), k, v)
        }
    }
}

impl<'a, K, V> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal>, marker::KV> {
    /// Splits the underlying node into three parts:
    ///
    /// - The node is truncated to only contain the edges and key/value pairs to the
    ///   right of this handle.
    /// - The key and value pointed to by this handle and extracted.
    /// - All the edges and key/value pairs to the right of this handle are put into
    ///   a newly allocated node.
    pub fn split(
        mut self,
    ) -> Result<
        (
            NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal>,
            K,
            V,
            Root<K, V>,
        ),
        TryReserveError,
    > {
        unsafe {
            let mut new_node = <Box<_> as FallibleBox<_>>::try_new(InternalNode::new())?;

            let k = ptr::read(self.node.keys().get_unchecked(self.idx));
            let v = ptr::read(self.node.vals().get_unchecked(self.idx));

            let height = self.node.height;
            let new_len = self.node.len() - self.idx - 1;

            ptr::copy_nonoverlapping(
                self.node.keys().as_ptr().add(self.idx + 1),
                new_node.data.keys.as_mut_ptr() as *mut K,
                new_len,
            );
            ptr::copy_nonoverlapping(
                self.node.vals().as_ptr().add(self.idx + 1),
                new_node.data.vals.as_mut_ptr() as *mut V,
                new_len,
            );
            ptr::copy_nonoverlapping(
                self.node.as_internal().edges.as_ptr().add(self.idx + 1),
                new_node.edges.as_mut_ptr(),
                new_len + 1,
            );

            (*self.node.as_leaf_mut()).len = self.idx as u16;
            new_node.data.len = new_len as u16;

            let mut new_root = Root {
                node: BoxedNode::from_internal(new_node),
                height,
            };

            for i in 0..(new_len + 1) {
                Handle::new_edge(new_root.as_mut().cast_unchecked(), i).correct_parent_link();
            }

            Ok((self.node, k, v, new_root))
        }
    }

    /// Returns `true` if it is valid to call `.merge()`, i.e., whether there is enough room in
    /// a node to hold the combination of the nodes to the left and right of this handle along
    /// with the key/value pair at this handle.
    pub fn can_merge(&self) -> bool {
        (self.reborrow().left_edge().descend().len()
            + self.reborrow().right_edge().descend().len()
            + 1)
            <= CAPACITY
    }

    /// Combines the node immediately to the left of this handle, the key/value pair pointed
    /// to by this handle, and the node immediately to the right of this handle into one new
    /// child of the underlying node, returning an edge referencing that new child.
    ///
    /// Assumes that this edge `.can_merge()`.
    pub fn merge(
        mut self,
    ) -> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::Internal>, marker::Edge> {
        let self1 = unsafe { ptr::read(&self) };
        let self2 = unsafe { ptr::read(&self) };
        let mut left_node = self1.left_edge().descend();
        let left_len = left_node.len();
        let mut right_node = self2.right_edge().descend();
        let right_len = right_node.len();

        // necessary for correctness, but in a private module
        debug_assert!(left_len + right_len + 1 <= CAPACITY);

        unsafe {
            ptr::write(
                left_node.keys_mut().as_mut_ptr().add(left_len),
                slice_remove(self.node.keys_mut(), self.idx),
            );
            ptr::copy_nonoverlapping(
                right_node.keys().as_ptr(),
                left_node.keys_mut().as_mut_ptr().add(left_len + 1),
                right_len,
            );
            ptr::write(
                left_node.vals_mut().as_mut_ptr().add(left_len),
                slice_remove(self.node.vals_mut(), self.idx),
            );
            ptr::copy_nonoverlapping(
                right_node.vals().as_ptr(),
                left_node.vals_mut().as_mut_ptr().add(left_len + 1),
                right_len,
            );

            slice_remove(&mut self.node.as_internal_mut().edges, self.idx + 1);
            for i in self.idx + 1..self.node.len() {
                Handle::new_edge(self.node.reborrow_mut(), i).correct_parent_link();
            }
            (*self.node.as_leaf_mut()).len -= 1;

            (*left_node.as_leaf_mut()).len += right_len as u16 + 1;

            if self.node.height > 1 {
                ptr::copy_nonoverlapping(
                    right_node.cast_unchecked().as_internal().edges.as_ptr(),
                    left_node
                        .cast_unchecked()
                        .as_internal_mut()
                        .edges
                        .as_mut_ptr()
                        .add(left_len + 1),
                    right_len + 1,
                );

                for i in left_len + 1..left_len + right_len + 2 {
                    Handle::new_edge(left_node.cast_unchecked().reborrow_mut(), i)
                        .correct_parent_link();
                }

                Global.deallocate(right_node.node.cast(), Layout::new::<InternalNode<K, V>>());
            } else {
                Global.deallocate(right_node.node.cast(), Layout::new::<LeafNode<K, V>>());
            }

            Handle::new_edge(self.node, self.idx)
        }
    }

    /// This removes a key/value pair from the left child and replaces it with the key/value pair
    /// pointed to by this handle while pushing the old key/value pair of this handle into the right
    /// child.
    pub fn steal_left(&mut self) {
        unsafe {
            let (k, v, edge) = self.reborrow_mut().left_edge().descend().pop();

            let k = mem::replace(self.reborrow_mut().into_kv_mut().0, k);
            let v = mem::replace(self.reborrow_mut().into_kv_mut().1, v);

            match self.reborrow_mut().right_edge().descend().force() {
                ForceResult::Leaf(mut leaf) => leaf.push_front(k, v),
                ForceResult::Internal(mut internal) => internal.push_front(k, v, edge.unwrap()),
            }
        }
    }

    /// This removes a key/value pair from the right child and replaces it with the key/value pair
    /// pointed to by this handle while pushing the old key/value pair of this handle into the left
    /// child.
    pub fn steal_right(&mut self) {
        unsafe {
            let (k, v, edge) = self.reborrow_mut().right_edge().descend().pop_front();

            let k = mem::replace(self.reborrow_mut().into_kv_mut().0, k);
            let v = mem::replace(self.reborrow_mut().into_kv_mut().1, v);

            match self.reborrow_mut().left_edge().descend().force() {
                ForceResult::Leaf(mut leaf) => leaf.push(k, v),
                ForceResult::Internal(mut internal) => internal.push(k, v, edge.unwrap()),
            }
        }
    }

    /// This does stealing similar to `steal_left` but steals multiple elements at once.
    pub fn bulk_steal_left(&mut self, count: usize) {
        unsafe {
            let mut left_node = ptr::read(self).left_edge().descend();
            let left_len = left_node.len();
            let mut right_node = ptr::read(self).right_edge().descend();
            let right_len = right_node.len();

            // Make sure that we may steal safely.
            debug_assert!(right_len + count <= CAPACITY);
            debug_assert!(left_len >= count);

            let new_left_len = left_len - count;

            // Move data.
            {
                let left_kv = left_node.reborrow_mut().into_kv_pointers_mut();
                let right_kv = right_node.reborrow_mut().into_kv_pointers_mut();
                let parent_kv = {
                    let kv = self.reborrow_mut().into_kv_mut();
                    (kv.0 as *mut K, kv.1 as *mut V)
                };

                // Make room for stolen elements in the right child.
                ptr::copy(right_kv.0, right_kv.0.add(count), right_len);
                ptr::copy(right_kv.1, right_kv.1.add(count), right_len);

                // Move elements from the left child to the right one.
                move_kv(left_kv, new_left_len + 1, right_kv, 0, count - 1);

                // Move parent's key/value pair to the right child.
                move_kv(parent_kv, 0, right_kv, count - 1, 1);

                // Move the left-most stolen pair to the parent.
                move_kv(left_kv, new_left_len, parent_kv, 0, 1);
            }

            (*left_node.reborrow_mut().as_leaf_mut()).len -= count as u16;
            (*right_node.reborrow_mut().as_leaf_mut()).len += count as u16;

            match (left_node.force(), right_node.force()) {
                (ForceResult::Internal(left), ForceResult::Internal(mut right)) => {
                    // Make room for stolen edges.
                    let right_edges = right.reborrow_mut().as_internal_mut().edges.as_mut_ptr();
                    ptr::copy(right_edges, right_edges.add(count), right_len + 1);
                    right.correct_childrens_parent_links(count, count + right_len + 1);

                    move_edges(left, new_left_len + 1, right, 0, count);
                }
                (ForceResult::Leaf(_), ForceResult::Leaf(_)) => {}
                _ => {
                    unreachable!();
                }
            }
        }
    }

    /// The symmetric clone of `bulk_steal_left`.
    pub fn bulk_steal_right(&mut self, count: usize) {
        unsafe {
            let mut left_node = ptr::read(self).left_edge().descend();
            let left_len = left_node.len();
            let mut right_node = ptr::read(self).right_edge().descend();
            let right_len = right_node.len();

            // Make sure that we may steal safely.
            debug_assert!(left_len + count <= CAPACITY);
            debug_assert!(right_len >= count);

            let new_right_len = right_len - count;

            // Move data.
            {
                let left_kv = left_node.reborrow_mut().into_kv_pointers_mut();
                let right_kv = right_node.reborrow_mut().into_kv_pointers_mut();
                let parent_kv = {
                    let kv = self.reborrow_mut().into_kv_mut();
                    (kv.0 as *mut K, kv.1 as *mut V)
                };

                // Move parent's key/value pair to the left child.
                move_kv(parent_kv, 0, left_kv, left_len, 1);

                // Move elements from the right child to the left one.
                move_kv(right_kv, 0, left_kv, left_len + 1, count - 1);

                // Move the right-most stolen pair to the parent.
                move_kv(right_kv, count - 1, parent_kv, 0, 1);

                // Fix right indexing
                ptr::copy(right_kv.0.add(count), right_kv.0, new_right_len);
                ptr::copy(right_kv.1.add(count), right_kv.1, new_right_len);
            }

            (*left_node.reborrow_mut().as_leaf_mut()).len += count as u16;
            (*right_node.reborrow_mut().as_leaf_mut()).len -= count as u16;

            match (left_node.force(), right_node.force()) {
                (ForceResult::Internal(left), ForceResult::Internal(mut right)) => {
                    move_edges(right.reborrow_mut(), 0, left, left_len + 1, count);

                    // Fix right indexing.
                    let right_edges = right.reborrow_mut().as_internal_mut().edges.as_mut_ptr();
                    ptr::copy(right_edges.add(count), right_edges, new_right_len + 1);
                    right.correct_childrens_parent_links(0, new_right_len + 1);
                }
                (ForceResult::Leaf(_), ForceResult::Leaf(_)) => {}
                _ => {
                    unreachable!();
                }
            }
        }
    }
}

unsafe fn move_kv<K, V>(
    source: (*mut K, *mut V),
    source_offset: usize,
    dest: (*mut K, *mut V),
    dest_offset: usize,
    count: usize,
) {
    ptr::copy_nonoverlapping(source.0.add(source_offset), dest.0.add(dest_offset), count);
    ptr::copy_nonoverlapping(source.1.add(source_offset), dest.1.add(dest_offset), count);
}

// Source and destination must have the same height.
unsafe fn move_edges<K, V>(
    mut source: NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, marker::Internal>,
    source_offset: usize,
    mut dest: NodeRef<marker::Mut<'_>, K, V, marker::Internal>,
    dest_offset: usize,
    count: usize,
) {
    let source_ptr = source.as_internal_mut().edges.as_mut_ptr();
    let dest_ptr = dest.as_internal_mut().edges.as_mut_ptr();
    ptr::copy_nonoverlapping(
        source_ptr.add(source_offset),
        dest_ptr.add(dest_offset),
        count,
    );
    dest.correct_childrens_parent_links(dest_offset, dest_offset + count);
}

impl<BorrowType, K, V, HandleType>
    Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::LeafOrInternal>, HandleType>
{
    /// Checks whether the underlying node is an `Internal` node or a `Leaf` node.
    pub fn force(
        self,
    ) -> ForceResult<
        Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Leaf>, HandleType>,
        Handle<NodeRef<BorrowType, K, V, marker::Internal>, HandleType>,
    > {
        match self.node.force() {
            ForceResult::Leaf(node) => ForceResult::Leaf(Handle {
                node,
                idx: self.idx,
                _marker: PhantomData,
            }),
            ForceResult::Internal(node) => ForceResult::Internal(Handle {
                node,
                idx: self.idx,
                _marker: PhantomData,
            }),
        }
    }
}

impl<'a, K, V> Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::LeafOrInternal>, marker::Edge> {
    /// Move the suffix after `self` from one node to another one. `right` must be empty.
    /// The first edge of `right` remains unchanged.
    pub fn move_suffix(
        &mut self,
        right: &mut NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, marker::LeafOrInternal>,
    ) {
        unsafe {
            let left_new_len = self.idx;
            let mut left_node = self.reborrow_mut().into_node();

            let right_new_len = left_node.len() - left_new_len;
            let mut right_node = right.reborrow_mut();

            debug_assert!(right_node.len() == 0);
            debug_assert!(left_node.height == right_node.height);

            let left_kv = left_node.reborrow_mut().into_kv_pointers_mut();
            let right_kv = right_node.reborrow_mut().into_kv_pointers_mut();

            move_kv(left_kv, left_new_len, right_kv, 0, right_new_len);

            (*left_node.reborrow_mut().as_leaf_mut()).len = left_new_len as u16;
            (*right_node.reborrow_mut().as_leaf_mut()).len = right_new_len as u16;

            match (left_node.force(), right_node.force()) {
                (ForceResult::Internal(left), ForceResult::Internal(right)) => {
                    move_edges(left, left_new_len + 1, right, 1, right_new_len);
                }
                (ForceResult::Leaf(_), ForceResult::Leaf(_)) => {}
                _ => {
                    unreachable!();
                }
            }
        }
    }
}

pub enum ForceResult<Leaf, Internal> {
    Leaf(Leaf),
    Internal(Internal),
}

pub enum InsertResult<'a, K, V, Type> {
    Fit(Handle<NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, Type>, marker::KV>),
    Split(NodeRef<marker::Mut<'a>, K, V, Type>, K, V, Root<K, V>),
}

pub mod marker {
    use core::marker::PhantomData;

    pub enum Leaf {}
    pub enum Internal {}
    pub enum LeafOrInternal {}

    pub enum Owned {}
    pub struct Immut<'a>(PhantomData<&'a ()>);
    pub struct Mut<'a>(PhantomData<&'a mut ()>);

    pub enum KV {}
    pub enum Edge {}
}

unsafe fn slice_insert<T>(slice: &mut [T], idx: usize, val: T) {
    ptr::copy(
        slice.as_ptr().add(idx),
        slice.as_mut_ptr().add(idx + 1),
        slice.len() - idx,
    );
    ptr::write(slice.as_mut_ptr().add(idx), val);
}

unsafe fn slice_remove<T>(slice: &mut [T], idx: usize) -> T {
    let ret = ptr::read(slice.get_unchecked(idx));
    ptr::copy(
        slice.as_ptr().add(idx + 1),
        slice.as_mut_ptr().add(idx),
        slice.len() - idx - 1,
    );
    ret
}

[ Dauer der Verarbeitung: 0.39 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge