最終コード

さて、ごくごくわずかな unsafe を加えることで、素朴な safe キューより線形時間の改善を達成し、 さらに safe スタックのロジックをほぼすべて再利用できました！

まあ、miri に完全に叩きのめされて、Rust のメモリモデルについて短い修士論文を書く羽目になった部分を除けば、ですが。よくあることです。

とはいえ、明るい面としては、変な Rc や RefCell のあれこれを書く必要は ありませんでした。

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::ptr;

pub struct List<T> {
    head: Link<T>,
    tail: *mut Node<T>,
}

type Link<T> = *mut Node<T>;

struct Node<T> {
    elem: T,
    next: Link<T>,
}

pub struct IntoIter<T>(List<T>);

pub struct Iter<'a, T> {
    next: Option<&'a Node<T>>,
}

pub struct IterMut<'a, T> {
    next: Option<&'a mut Node<T>>,
}

impl<T> List<T> {
    pub fn new() -> Self {
        List { head: ptr::null_mut(), tail: ptr::null_mut() }
    }
    pub fn push(&mut self, elem: T) {
        unsafe {
            let new_tail = Box::into_raw(Box::new(Node {
                elem: elem,
                next: ptr::null_mut(),
            }));

            if !self.tail.is_null() {
                (*self.tail).next = new_tail;
            } else {
                self.head = new_tail;
            }

            self.tail = new_tail;
        }
    }
    pub fn pop(&mut self) -> Option<T> {
        unsafe {
            if self.head.is_null() {
                None
            } else {
                let head = Box::from_raw(self.head);
                self.head = head.next;

                if self.head.is_null() {
                    self.tail = ptr::null_mut();
                }

                Some(head.elem)
            }
        }
    }

    pub fn peek(&self) -> Option<&T> {
        unsafe {
            self.head.as_ref().map(|node| &node.elem)
        }
    }

    pub fn peek_mut(&mut self) -> Option<&mut T> {
        unsafe {
            self.head.as_mut().map(|node| &mut node.elem)
        }
    }

    pub fn into_iter(self) -> IntoIter<T> {
        IntoIter(self)
    }

    pub fn iter(&self) -> Iter<'_, T> {
        unsafe {
            Iter { next: self.head.as_ref() }
        }
    }

    pub fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<'_, T> {
        unsafe {
            IterMut { next: self.head.as_mut() }
        }
    }
}

impl<T> Drop for List<T> {
    fn drop(&mut self) {
        while let Some(_) = self.pop() { }
    }
}

impl<T> Iterator for IntoIter<T> {
    type Item = T;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        self.0.pop()
    }
}

impl<'a, T> Iterator for Iter<'a, T> {
    type Item = &'a T;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        unsafe {
            self.next.map(|node| {
                self.next = node.next.as_ref();
                &node.elem
            })
        }
    }
}

impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T> {
    type Item = &'a mut T;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        unsafe {
            self.next.take().map(|node| {
                self.next = node.next.as_mut();
                &mut node.elem
            })
        }
    }
}

#[cfg(test)]
mod test {
    use super::List;
    #[test]
    fn basics() {
        let mut list = List::new();

        // 空リストが正しく振る舞うことを確認
        assert_eq!(list.pop(), None);

        // リストに要素を追加
        list.push(1);
        list.push(2);
        list.push(3);

        // 通常の削除を確認
        assert_eq!(list.pop(), Some(1));
        assert_eq!(list.pop(), Some(2));

        // 何も壊れていないことを確認するために、さらにいくつか追加
        list.push(4);
        list.push(5);

        // 通常の削除を確認
        assert_eq!(list.pop(), Some(3));
        assert_eq!(list.pop(), Some(4));

        // 枯渇を確認
        assert_eq!(list.pop(), Some(5));
        assert_eq!(list.pop(), None);

        // 枯渇の場合にポインタが正しく修正されたことを確認
        list.push(6);
        list.push(7);

        // 通常の削除を確認
        assert_eq!(list.pop(), Some(6));
        assert_eq!(list.pop(), Some(7));
        assert_eq!(list.pop(), None);
    }

    #[test]
    fn into_iter() {
        let mut list = List::new();
        list.push(1); list.push(2); list.push(3);

        let mut iter = list.into_iter();
        assert_eq!(iter.next(), Some(1));
        assert_eq!(iter.next(), Some(2));
        assert_eq!(iter.next(), Some(3));
        assert_eq!(iter.next(), None);
    }

    #[test]
    fn iter() {
        let mut list = List::new();
        list.push(1); list.push(2); list.push(3);

        let mut iter = list.iter();
        assert_eq!(iter.next(), Some(&1));
        assert_eq!(iter.next(), Some(&2));
        assert_eq!(iter.next(), Some(&3));
        assert_eq!(iter.next(), None);
    }

    #[test]
    fn iter_mut() {
        let mut list = List::new();
        list.push(1); list.push(2); list.push(3);

        let mut iter = list.iter_mut();
        assert_eq!(iter.next(), Some(&mut 1));
        assert_eq!(iter.next(), Some(&mut 2));
        assert_eq!(iter.next(), Some(&mut 3));
        assert_eq!(iter.next(), None);
    }

    #[test]
    fn miri_food() {
        let mut list = List::new();

        list.push(1);
        list.push(2);
        list.push(3);

        assert!(list.pop() == Some(1));
        list.push(4);
        assert!(list.pop() == Some(2));
        list.push(5);

        assert!(list.peek() == Some(&3));
        list.push(6);
        list.peek_mut().map(|x| *x *= 10);
        assert!(list.peek() == Some(&30));
        assert!(list.pop() == Some(30));

        for elem in list.iter_mut() {
            *elem *= 100;
        }

        let mut iter = list.iter();
        assert_eq!(iter.next(), Some(&400));
        assert_eq!(iter.next(), Some(&500));
        assert_eq!(iter.next(), Some(&600));
        assert_eq!(iter.next(), None);
        assert_eq!(iter.next(), None);

        assert!(list.pop() == Some(400));
        list.peek_mut().map(|x| *x *= 10);
        assert!(list.peek() == Some(&5000));
        list.push(7);

        // そのまま破棄して、デストラクタ自身を実行させる
    }
}
}