]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/rc.rs
disable btree size tests on Miri
[rust.git] / library / alloc / src / rc.rs
1 //! Single-threaded reference-counting pointers. 'Rc' stands for 'Reference
2 //! Counted'.
3 //!
4 //! The type [`Rc<T>`][`Rc`] provides shared ownership of a value of type `T`,
5 //! allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on [`Rc`] produces a new
6 //! pointer to the same allocation in the heap. When the last [`Rc`] pointer to a
7 //! given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
8 //! referred to as "inner value") is also dropped.
9 //!
10 //! Shared references in Rust disallow mutation by default, and [`Rc`]
11 //! is no exception: you cannot generally obtain a mutable reference to
12 //! something inside an [`Rc`]. If you need mutability, put a [`Cell`]
13 //! or [`RefCell`] inside the [`Rc`]; see [an example of mutability
14 //! inside an `Rc`][mutability].
15 //!
16 //! [`Rc`] uses non-atomic reference counting. This means that overhead is very
17 //! low, but an [`Rc`] cannot be sent between threads, and consequently [`Rc`]
18 //! does not implement [`Send`][send]. As a result, the Rust compiler
19 //! will check *at compile time* that you are not sending [`Rc`]s between
20 //! threads. If you need multi-threaded, atomic reference counting, use
21 //! [`sync::Arc`][arc].
22 //!
23 //! The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
24 //! [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
25 //! to an [`Rc`], but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
26 //! already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
27 //! inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
28 //! (the backing store for the inner value) alive.
29 //!
30 //! A cycle between [`Rc`] pointers will never be deallocated. For this reason,
31 //! [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have strong
32 //! [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and [`Weak`] pointers from
33 //! children back to their parents.
34 //!
35 //! `Rc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`] trait),
36 //! so you can call `T`'s methods on a value of type [`Rc<T>`][`Rc`]. To avoid name
37 //! clashes with `T`'s methods, the methods of [`Rc<T>`][`Rc`] itself are associated
38 //! functions, called using [fully qualified syntax]:
39 //!
40 //! ```
41 //! use std::rc::Rc;
42 //!
43 //! let my_rc = Rc::new(());
44 //! let my_weak = Rc::downgrade(&my_rc);
45 //! ```
46 //!
47 //! `Rc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
48 //! fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
49 //! while others prefer using method-call syntax.
50 //!
51 //! ```
52 //! use std::rc::Rc;
53 //!
54 //! let rc = Rc::new(());
55 //! // Method-call syntax
56 //! let rc2 = rc.clone();
57 //! // Fully qualified syntax
58 //! let rc3 = Rc::clone(&rc);
59 //! ```
60 //!
61 //! [`Weak<T>`][`Weak`] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
62 //! already been dropped.
63 //!
64 //! # Cloning references
65 //!
66 //! Creating a new reference to the same allocation as an existing reference counted pointer
67 //! is done using the `Clone` trait implemented for [`Rc<T>`][`Rc`] and [`Weak<T>`][`Weak`].
68 //!
69 //! ```
70 //! use std::rc::Rc;
71 //!
72 //! let foo = Rc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
73 //! // The two syntaxes below are equivalent.
74 //! let a = foo.clone();
75 //! let b = Rc::clone(&foo);
76 //! // a and b both point to the same memory location as foo.
77 //! ```
78 //!
79 //! The `Rc::clone(&from)` syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
80 //! the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
81 //! this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
82 //!
83 //! # Examples
84 //!
85 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
86 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
87 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
88 //! `Owner`. [`Rc`] allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
89 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
90 //!
91 //! ```
92 //! use std::rc::Rc;
93 //!
94 //! struct Owner {
95 //!     name: String,
96 //!     // ...other fields
97 //! }
98 //!
99 //! struct Gadget {
100 //!     id: i32,
101 //!     owner: Rc<Owner>,
102 //!     // ...other fields
103 //! }
104 //!
105 //! fn main() {
106 //!     // Create a reference-counted `Owner`.
107 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
108 //!         Owner {
109 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
110 //!         }
111 //!     );
112 //!
113 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`. Cloning the `Rc<Owner>`
114 //!     // gives us a new pointer to the same `Owner` allocation, incrementing
115 //!     // the reference count in the process.
116 //!     let gadget1 = Gadget {
117 //!         id: 1,
118 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
119 //!     };
120 //!     let gadget2 = Gadget {
121 //!         id: 2,
122 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
123 //!     };
124 //!
125 //!     // Dispose of our local variable `gadget_owner`.
126 //!     drop(gadget_owner);
127 //!
128 //!     // Despite dropping `gadget_owner`, we're still able to print out the name
129 //!     // of the `Owner` of the `Gadget`s. This is because we've only dropped a
130 //!     // single `Rc<Owner>`, not the `Owner` it points to. As long as there are
131 //!     // other `Rc<Owner>` pointing at the same `Owner` allocation, it will remain
132 //!     // live. The field projection `gadget1.owner.name` works because
133 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
134 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
135 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
136 //!
137 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
138 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
139 //!     // gets destroyed as well.
140 //! }
141 //! ```
142 //!
143 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
144 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
145 //! to `Gadget` introduces a cycle. This means that their
146 //! reference counts can never reach 0, and the allocation will never be destroyed:
147 //! a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
148 //! pointers.
149 //!
150 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
151 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
152 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
153 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
154 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
155 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
156 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
157 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
158 //!
159 //! ```
160 //! use std::rc::Rc;
161 //! use std::rc::Weak;
162 //! use std::cell::RefCell;
163 //!
164 //! struct Owner {
165 //!     name: String,
166 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
167 //!     // ...other fields
168 //! }
169 //!
170 //! struct Gadget {
171 //!     id: i32,
172 //!     owner: Rc<Owner>,
173 //!     // ...other fields
174 //! }
175 //!
176 //! fn main() {
177 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
178 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
179 //!     // a shared reference.
180 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
181 //!         Owner {
182 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
183 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
184 //!         }
185 //!     );
186 //!
187 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
188 //!     let gadget1 = Rc::new(
189 //!         Gadget {
190 //!             id: 1,
191 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
192 //!         }
193 //!     );
194 //!     let gadget2 = Rc::new(
195 //!         Gadget {
196 //!             id: 2,
197 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
198 //!         }
199 //!     );
200 //!
201 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
202 //!     {
203 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
204 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
205 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
206 //!
207 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
208 //!     }
209 //!
210 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
211 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
212 //!
213 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
214 //!         // guarantee the allocation still exists, we need to call
215 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
216 //!         //
217 //!         // In this case we know the allocation still exists, so we simply
218 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
219 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
220 //!
221 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
222 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
223 //!     }
224 //!
225 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
226 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
227 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
228 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
229 //! }
230 //! ```
231 //!
232 //! [clone]: Clone::clone
233 //! [`Cell`]: core::cell::Cell
234 //! [`RefCell`]: core::cell::RefCell
235 //! [send]: core::marker::Send
236 //! [arc]: crate::sync::Arc
237 //! [`Deref`]: core::ops::Deref
238 //! [downgrade]: Rc::downgrade
239 //! [upgrade]: Weak::upgrade
240 //! [mutability]: core::cell#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
241 //! [fully qualified syntax]: https://doc.rust-lang.org/book/ch19-03-advanced-traits.html#fully-qualified-syntax-for-disambiguation-calling-methods-with-the-same-name
242
243 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
244
245 #[cfg(not(test))]
246 use crate::boxed::Box;
247 #[cfg(test)]
248 use std::boxed::Box;
249
250 use core::any::Any;
251 use core::borrow;
252 use core::cell::Cell;
253 use core::cmp::Ordering;
254 use core::convert::{From, TryFrom};
255 use core::fmt;
256 use core::hash::{Hash, Hasher};
257 use core::intrinsics::abort;
258 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
259 use core::iter;
260 use core::marker::{self, PhantomData, Unpin, Unsize};
261 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
262 use core::mem::size_of_val;
263 use core::mem::{self, align_of_val_raw, forget};
264 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
265 use core::panic::{RefUnwindSafe, UnwindSafe};
266 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
267 use core::pin::Pin;
268 use core::ptr::{self, NonNull};
269 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
270 use core::slice::from_raw_parts_mut;
271
272 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
273 use crate::alloc::handle_alloc_error;
274 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
275 use crate::alloc::{box_free, WriteCloneIntoRaw};
276 use crate::alloc::{AllocError, Allocator, Global, Layout};
277 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
278 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
279 use crate::string::String;
280 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
281 use crate::vec::Vec;
282
283 #[cfg(test)]
284 mod tests;
285
286 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
287 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
288 // inner types.
289 #[repr(C)]
290 struct RcBox<T: ?Sized> {
291     strong: Cell<usize>,
292     weak: Cell<usize>,
293     value: T,
294 }
295
296 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
297 /// Counted'.
298 ///
299 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
300 ///
301 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
302 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
303 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner type `T`.
304 ///
305 /// [get_mut]: Rc::get_mut
306 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Rc")]
307 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
308 #[rustc_insignificant_dtor]
309 pub struct Rc<T: ?Sized> {
310     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
311     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
312 }
313
314 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
315 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
316
317 // Note that this negative impl isn't strictly necessary for correctness,
318 // as `Rc` transitively contains a `Cell`, which is itself `!Sync`.
319 // However, given how important `Rc`'s `!Sync`-ness is,
320 // having an explicit negative impl is nice for documentation purposes
321 // and results in nicer error messages.
322 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
323 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
324
325 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
326 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Rc<T> {}
327 #[stable(feature = "rc_ref_unwind_safe", since = "1.58.0")]
328 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> RefUnwindSafe for Rc<T> {}
329
330 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
331 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
332
333 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
334 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
335
336 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
337     #[inline(always)]
338     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
339         // This unsafety is ok because while this Rc is alive we're guaranteed
340         // that the inner pointer is valid.
341         unsafe { self.ptr.as_ref() }
342     }
343
344     unsafe fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
345         Self { ptr, phantom: PhantomData }
346     }
347
348     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
349         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
350     }
351 }
352
353 impl<T> Rc<T> {
354     /// Constructs a new `Rc<T>`.
355     ///
356     /// # Examples
357     ///
358     /// ```
359     /// use std::rc::Rc;
360     ///
361     /// let five = Rc::new(5);
362     /// ```
363     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
364     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
365     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
366         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
367         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
368         // the allocation while the strong destructor is running, even
369         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
370         unsafe {
371             Self::from_inner(
372                 Box::leak(Box::new(RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value }))
373                     .into(),
374             )
375         }
376     }
377
378     /// Constructs a new `Rc<T>` while giving you a `Weak<T>` to the allocation,
379     /// to allow you to construct a `T` which holds a weak pointer to itself.
380     ///
381     /// Generally, a structure circularly referencing itself, either directly or
382     /// indirectly, should not hold a strong reference to itself to prevent a memory leak.
383     /// Using this function, you get access to the weak pointer during the
384     /// initialization of `T`, before the `Rc<T>` is created, such that you can
385     /// clone and store it inside the `T`.
386     ///
387     /// `new_cyclic` first allocates the managed allocation for the `Rc<T>`,
388     /// then calls your closure, giving it a `Weak<T>` to this allocation,
389     /// and only afterwards completes the construction of the `Rc<T>` by placing
390     /// the `T` returned from your closure into the allocation.
391     ///
392     /// Since the new `Rc<T>` is not fully-constructed until `Rc<T>::new_cyclic`
393     /// returns, calling [`upgrade`] on the weak reference inside your closure will
394     /// fail and result in a `None` value.
395     ///
396     /// # Panics
397     ///
398     /// If `data_fn` panics, the panic is propagated to the caller, and the
399     /// temporary [`Weak<T>`] is dropped normally.
400     ///
401     /// # Examples
402     ///
403     /// ```
404     /// # #![allow(dead_code)]
405     /// use std::rc::{Rc, Weak};
406     ///
407     /// struct Gadget {
408     ///     me: Weak<Gadget>,
409     /// }
410     ///
411     /// impl Gadget {
412     ///     /// Construct a reference counted Gadget.
413     ///     fn new() -> Rc<Self> {
414     ///         // `me` is a `Weak<Gadget>` pointing at the new allocation of the
415     ///         // `Rc` we're constructing.
416     ///         Rc::new_cyclic(|me| {
417     ///             // Create the actual struct here.
418     ///             Gadget { me: me.clone() }
419     ///         })
420     ///     }
421     ///
422     ///     /// Return a reference counted pointer to Self.
423     ///     fn me(&self) -> Rc<Self> {
424     ///         self.me.upgrade().unwrap()
425     ///     }
426     /// }
427     /// ```
428     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
429     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
430     #[stable(feature = "arc_new_cyclic", since = "1.60.0")]
431     pub fn new_cyclic<F>(data_fn: F) -> Rc<T>
432     where
433         F: FnOnce(&Weak<T>) -> T,
434     {
435         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
436         // weak reference.
437         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(Box::new(RcBox {
438             strong: Cell::new(0),
439             weak: Cell::new(1),
440             value: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
441         }))
442         .into();
443
444         let init_ptr: NonNull<RcBox<T>> = uninit_ptr.cast();
445
446         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
447
448         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
449         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
450         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
451         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
452         // updates to the weak reference count which might not be necessary
453         // otherwise.
454         let data = data_fn(&weak);
455
456         let strong = unsafe {
457             let inner = init_ptr.as_ptr();
458             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).value), data);
459
460             let prev_value = (*inner).strong.get();
461             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
462             (*inner).strong.set(1);
463
464             Rc::from_inner(init_ptr)
465         };
466
467         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
468         // so don't run the destructor for our old weak reference.
469         mem::forget(weak);
470         strong
471     }
472
473     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
474     ///
475     /// # Examples
476     ///
477     /// ```
478     /// #![feature(new_uninit)]
479     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
480     ///
481     /// use std::rc::Rc;
482     ///
483     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
484     ///
485     /// // Deferred initialization:
486     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
487     ///
488     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
489     ///
490     /// assert_eq!(*five, 5)
491     /// ```
492     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
493     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
494     #[must_use]
495     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
496         unsafe {
497             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
498                 Layout::new::<T>(),
499                 |layout| Global.allocate(layout),
500                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
501             ))
502         }
503     }
504
505     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
506     /// being filled with `0` bytes.
507     ///
508     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
509     /// incorrect usage of this method.
510     ///
511     /// # Examples
512     ///
513     /// ```
514     /// #![feature(new_uninit)]
515     ///
516     /// use std::rc::Rc;
517     ///
518     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
519     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
520     ///
521     /// assert_eq!(*zero, 0)
522     /// ```
523     ///
524     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
525     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
526     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
527     #[must_use]
528     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
529         unsafe {
530             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
531                 Layout::new::<T>(),
532                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
533                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
534             ))
535         }
536     }
537
538     /// Constructs a new `Rc<T>`, returning an error if the allocation fails
539     ///
540     /// # Examples
541     ///
542     /// ```
543     /// #![feature(allocator_api)]
544     /// use std::rc::Rc;
545     ///
546     /// let five = Rc::try_new(5);
547     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
548     /// ```
549     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
550     pub fn try_new(value: T) -> Result<Rc<T>, AllocError> {
551         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
552         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
553         // the allocation while the strong destructor is running, even
554         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
555         unsafe {
556             Ok(Self::from_inner(
557                 Box::leak(Box::try_new(RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value })?)
558                     .into(),
559             ))
560         }
561     }
562
563     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, returning an error if the allocation fails
564     ///
565     /// # Examples
566     ///
567     /// ```
568     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
569     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
570     ///
571     /// use std::rc::Rc;
572     ///
573     /// let mut five = Rc::<u32>::try_new_uninit()?;
574     ///
575     /// // Deferred initialization:
576     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
577     ///
578     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
579     ///
580     /// assert_eq!(*five, 5);
581     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
582     /// ```
583     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
584     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
585     pub fn try_new_uninit() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
586         unsafe {
587             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
588                 Layout::new::<T>(),
589                 |layout| Global.allocate(layout),
590                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
591             )?))
592         }
593     }
594
595     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
596     /// being filled with `0` bytes, returning an error if the allocation fails
597     ///
598     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
599     /// incorrect usage of this method.
600     ///
601     /// # Examples
602     ///
603     /// ```
604     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
605     ///
606     /// use std::rc::Rc;
607     ///
608     /// let zero = Rc::<u32>::try_new_zeroed()?;
609     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
610     ///
611     /// assert_eq!(*zero, 0);
612     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
613     /// ```
614     ///
615     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
616     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
617     //#[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
618     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
619         unsafe {
620             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
621                 Layout::new::<T>(),
622                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
623                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
624             )?))
625         }
626     }
627     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
628     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
629     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
630     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
631     #[must_use]
632     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
633         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
634     }
635
636     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
637     ///
638     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Rc` that was
639     /// passed in.
640     ///
641     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
642     ///
643     /// # Examples
644     ///
645     /// ```
646     /// use std::rc::Rc;
647     ///
648     /// let x = Rc::new(3);
649     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
650     ///
651     /// let x = Rc::new(4);
652     /// let _y = Rc::clone(&x);
653     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
654     /// ```
655     #[inline]
656     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
657     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
658         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
659             unsafe {
660                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
661
662                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
663                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
664                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
665                 // fake Weak.
666                 this.inner().dec_strong();
667                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
668                 forget(this);
669                 Ok(val)
670             }
671         } else {
672             Err(this)
673         }
674     }
675 }
676
677 impl<T> Rc<[T]> {
678     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
679     ///
680     /// # Examples
681     ///
682     /// ```
683     /// #![feature(new_uninit)]
684     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
685     ///
686     /// use std::rc::Rc;
687     ///
688     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
689     ///
690     /// // Deferred initialization:
691     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
692     /// data[0].write(1);
693     /// data[1].write(2);
694     /// data[2].write(3);
695     ///
696     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
697     ///
698     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
699     /// ```
700     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
701     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
702     #[must_use]
703     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
704         unsafe { Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len)) }
705     }
706
707     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
708     /// filled with `0` bytes.
709     ///
710     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
711     /// incorrect usage of this method.
712     ///
713     /// # Examples
714     ///
715     /// ```
716     /// #![feature(new_uninit)]
717     ///
718     /// use std::rc::Rc;
719     ///
720     /// let values = Rc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
721     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
722     ///
723     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
724     /// ```
725     ///
726     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
727     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
728     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
729     #[must_use]
730     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
731         unsafe {
732             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
733                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
734                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
735                 |mem| {
736                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
737                         as *mut RcBox<[mem::MaybeUninit<T>]>
738                 },
739             ))
740         }
741     }
742 }
743
744 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
745     /// Converts to `Rc<T>`.
746     ///
747     /// # Safety
748     ///
749     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
750     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
751     /// really is in an initialized state.
752     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
753     /// causes immediate undefined behavior.
754     ///
755     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
756     ///
757     /// # Examples
758     ///
759     /// ```
760     /// #![feature(new_uninit)]
761     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
762     ///
763     /// use std::rc::Rc;
764     ///
765     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
766     ///
767     /// // Deferred initialization:
768     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
769     ///
770     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
771     ///
772     /// assert_eq!(*five, 5)
773     /// ```
774     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
775     #[inline]
776     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
777         unsafe { Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast()) }
778     }
779 }
780
781 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
782     /// Converts to `Rc<[T]>`.
783     ///
784     /// # Safety
785     ///
786     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
787     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
788     /// really is in an initialized state.
789     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
790     /// causes immediate undefined behavior.
791     ///
792     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
793     ///
794     /// # Examples
795     ///
796     /// ```
797     /// #![feature(new_uninit)]
798     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
799     ///
800     /// use std::rc::Rc;
801     ///
802     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
803     ///
804     /// // Deferred initialization:
805     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
806     /// data[0].write(1);
807     /// data[1].write(2);
808     /// data[2].write(3);
809     ///
810     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
811     ///
812     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
813     /// ```
814     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
815     #[inline]
816     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
817         unsafe { Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
818     }
819 }
820
821 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
822     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
823     ///
824     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
825     /// [`Rc::from_raw`].
826     ///
827     /// # Examples
828     ///
829     /// ```
830     /// use std::rc::Rc;
831     ///
832     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
833     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
834     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
835     /// ```
836     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
837     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
838         let ptr = Self::as_ptr(&this);
839         mem::forget(this);
840         ptr
841     }
842
843     /// Provides a raw pointer to the data.
844     ///
845     /// The counts are not affected in any way and the `Rc` is not consumed. The pointer is valid
846     /// for as long there are strong counts in the `Rc`.
847     ///
848     /// # Examples
849     ///
850     /// ```
851     /// use std::rc::Rc;
852     ///
853     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
854     /// let y = Rc::clone(&x);
855     /// let x_ptr = Rc::as_ptr(&x);
856     /// assert_eq!(x_ptr, Rc::as_ptr(&y));
857     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
858     /// ```
859     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
860     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
861         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
862
863         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or Rc::inner because
864         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
865         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
866         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
867     }
868
869     /// Constructs an `Rc<T>` from a raw pointer.
870     ///
871     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
872     /// [`Rc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size
873     /// and alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
874     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
875     /// basically like transmuting references of different types. See
876     /// [`mem::transmute`] for more information on what
877     /// restrictions apply in this case.
878     ///
879     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
880     /// dropped once.
881     ///
882     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
883     /// even if the returned `Rc<T>` is never accessed.
884     ///
885     /// [into_raw]: Rc::into_raw
886     ///
887     /// # Examples
888     ///
889     /// ```
890     /// use std::rc::Rc;
891     ///
892     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
893     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
894     ///
895     /// unsafe {
896     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
897     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
898     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
899     ///
900     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
901     /// }
902     ///
903     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
904     /// ```
905     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
906     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
907         let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
908
909         // Reverse the offset to find the original RcBox.
910         let rc_ptr = unsafe { ptr.byte_sub(offset) as *mut RcBox<T> };
911
912         unsafe { Self::from_ptr(rc_ptr) }
913     }
914
915     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
916     ///
917     /// # Examples
918     ///
919     /// ```
920     /// use std::rc::Rc;
921     ///
922     /// let five = Rc::new(5);
923     ///
924     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
925     /// ```
926     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
927                   without modifying the original `Rc`"]
928     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
929     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
930         this.inner().inc_weak();
931         // Make sure we do not create a dangling Weak
932         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
933         Weak { ptr: this.ptr }
934     }
935
936     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
937     ///
938     /// # Examples
939     ///
940     /// ```
941     /// use std::rc::Rc;
942     ///
943     /// let five = Rc::new(5);
944     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
945     ///
946     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
947     /// ```
948     #[inline]
949     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
950     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
951         this.inner().weak() - 1
952     }
953
954     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
955     ///
956     /// # Examples
957     ///
958     /// ```
959     /// use std::rc::Rc;
960     ///
961     /// let five = Rc::new(5);
962     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
963     ///
964     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
965     /// ```
966     #[inline]
967     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
968     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
969         this.inner().strong()
970     }
971
972     /// Increments the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
973     /// provided pointer by one.
974     ///
975     /// # Safety
976     ///
977     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
978     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
979     /// least 1) for the duration of this method.
980     ///
981     /// # Examples
982     ///
983     /// ```
984     /// use std::rc::Rc;
985     ///
986     /// let five = Rc::new(5);
987     ///
988     /// unsafe {
989     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
990     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
991     ///
992     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
993     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
994     /// }
995     /// ```
996     #[inline]
997     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
998     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
999         // Retain Rc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1000         let rc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Rc::<T>::from_raw(ptr)) };
1001         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1002         let _rc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = rc.clone();
1003     }
1004
1005     /// Decrements the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
1006     /// provided pointer by one.
1007     ///
1008     /// # Safety
1009     ///
1010     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
1011     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1012     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release
1013     /// the final `Rc` and backing storage, but **should not** be called after
1014     /// the final `Rc` has been released.
1015     ///
1016     /// # Examples
1017     ///
1018     /// ```
1019     /// use std::rc::Rc;
1020     ///
1021     /// let five = Rc::new(5);
1022     ///
1023     /// unsafe {
1024     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
1025     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
1026     ///
1027     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
1028     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
1029     ///     Rc::decrement_strong_count(ptr);
1030     ///     assert_eq!(1, Rc::strong_count(&five));
1031     /// }
1032     /// ```
1033     #[inline]
1034     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
1035     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1036         unsafe { mem::drop(Rc::from_raw(ptr)) };
1037     }
1038
1039     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`] pointers to
1040     /// this allocation.
1041     #[inline]
1042     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
1043         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
1044     }
1045
1046     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
1047     /// no other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1048     ///
1049     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1050     /// mutate a shared value.
1051     ///
1052     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1053     /// the inner value when there are other `Rc` pointers.
1054     ///
1055     /// [make_mut]: Rc::make_mut
1056     /// [clone]: Clone::clone
1057     ///
1058     /// # Examples
1059     ///
1060     /// ```
1061     /// use std::rc::Rc;
1062     ///
1063     /// let mut x = Rc::new(3);
1064     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1065     /// assert_eq!(*x, 4);
1066     ///
1067     /// let _y = Rc::clone(&x);
1068     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1069     /// ```
1070     #[inline]
1071     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1072     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1073         if Rc::is_unique(this) { unsafe { Some(Rc::get_mut_unchecked(this)) } } else { None }
1074     }
1075
1076     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
1077     /// without any check.
1078     ///
1079     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1080     ///
1081     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1082     ///
1083     /// # Safety
1084     ///
1085     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1086     /// for the duration of the returned borrow.
1087     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1088     /// for example immediately after `Rc::new`.
1089     ///
1090     /// # Examples
1091     ///
1092     /// ```
1093     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1094     ///
1095     /// use std::rc::Rc;
1096     ///
1097     /// let mut x = Rc::new(String::new());
1098     /// unsafe {
1099     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1100     /// }
1101     /// assert_eq!(*x, "foo");
1102     /// ```
1103     #[inline]
1104     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1105     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1106         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1107         // this would conflict with accesses to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1108         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).value }
1109     }
1110
1111     #[inline]
1112     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1113     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation in a vein similar to
1114     /// [`ptr::eq`]. See [that function][`ptr::eq`] for caveats when comparing `dyn Trait` pointers.
1115     ///
1116     /// # Examples
1117     ///
1118     /// ```
1119     /// use std::rc::Rc;
1120     ///
1121     /// let five = Rc::new(5);
1122     /// let same_five = Rc::clone(&five);
1123     /// let other_five = Rc::new(5);
1124     ///
1125     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
1126     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
1127     /// ```
1128     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1129         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1130     }
1131 }
1132
1133 impl<T: Clone> Rc<T> {
1134     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
1135     ///
1136     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1137     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1138     /// referred to as clone-on-write.
1139     ///
1140     /// However, if there are no other `Rc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1141     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1142     /// be cloned.
1143     ///
1144     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1145     /// or disassociating [`Weak`] pointers.
1146     ///
1147     /// [`clone`]: Clone::clone
1148     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1149     ///
1150     /// # Examples
1151     ///
1152     /// ```
1153     /// use std::rc::Rc;
1154     ///
1155     /// let mut data = Rc::new(5);
1156     ///
1157     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1158     /// let mut other_data = Rc::clone(&data); // Won't clone inner data
1159     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1160     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1161     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1162     ///
1163     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1164     /// assert_eq!(*data, 8);
1165     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1166     /// ```
1167     ///
1168     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1169     ///
1170     /// ```
1171     /// use std::rc::Rc;
1172     ///
1173     /// let mut data = Rc::new(75);
1174     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
1175     ///
1176     /// assert!(75 == *data);
1177     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1178     ///
1179     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
1180     ///
1181     /// assert!(76 == *data);
1182     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1183     /// ```
1184     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1185     #[inline]
1186     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1187     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1188         if Rc::strong_count(this) != 1 {
1189             // Gotta clone the data, there are other Rcs.
1190             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1191             let mut rc = Self::new_uninit();
1192             unsafe {
1193                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1194                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1195                 *this = rc.assume_init();
1196             }
1197         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
1198             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1199             let mut rc = Self::new_uninit();
1200             unsafe {
1201                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1202                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1203
1204                 this.inner().dec_strong();
1205                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
1206                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
1207                 this.inner().dec_weak();
1208                 ptr::write(this, rc.assume_init());
1209             }
1210         }
1211         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1212         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1213         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1214         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1215         // reference to the allocation.
1216         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
1217     }
1218
1219     /// If we have the only reference to `T` then unwrap it. Otherwise, clone `T` and return the
1220     /// clone.
1221     ///
1222     /// Assuming `rc_t` is of type `Rc<T>`, this function is functionally equivalent to
1223     /// `(*rc_t).clone()`, but will avoid cloning the inner value where possible.
1224     ///
1225     /// # Examples
1226     ///
1227     /// ```
1228     /// #![feature(arc_unwrap_or_clone)]
1229     /// # use std::{ptr, rc::Rc};
1230     /// let inner = String::from("test");
1231     /// let ptr = inner.as_ptr();
1232     ///
1233     /// let rc = Rc::new(inner);
1234     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1235     /// // The inner value was not cloned
1236     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1237     ///
1238     /// let rc = Rc::new(inner);
1239     /// let rc2 = rc.clone();
1240     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1241     /// // Because there were 2 references, we had to clone the inner value.
1242     /// assert!(!ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1243     /// // `rc2` is the last reference, so when we unwrap it we get back
1244     /// // the original `String`.
1245     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc2);
1246     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1247     /// ```
1248     #[inline]
1249     #[unstable(feature = "arc_unwrap_or_clone", issue = "93610")]
1250     pub fn unwrap_or_clone(this: Self) -> T {
1251         Rc::try_unwrap(this).unwrap_or_else(|rc| (*rc).clone())
1252     }
1253 }
1254
1255 impl Rc<dyn Any> {
1256     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
1257     ///
1258     /// # Examples
1259     ///
1260     /// ```
1261     /// use std::any::Any;
1262     /// use std::rc::Rc;
1263     ///
1264     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
1265     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1266     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1267     ///     }
1268     /// }
1269     ///
1270     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1271     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
1272     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
1273     /// ```
1274     #[inline]
1275     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1276     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
1277         if (*self).is::<T>() {
1278             unsafe {
1279                 let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
1280                 forget(self);
1281                 Ok(Rc::from_inner(ptr))
1282             }
1283         } else {
1284             Err(self)
1285         }
1286     }
1287
1288     /// Downcasts the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
1289     ///
1290     /// For a safe alternative see [`downcast`].
1291     ///
1292     /// # Examples
1293     ///
1294     /// ```
1295     /// #![feature(downcast_unchecked)]
1296     ///
1297     /// use std::any::Any;
1298     /// use std::rc::Rc;
1299     ///
1300     /// let x: Rc<dyn Any> = Rc::new(1_usize);
1301     ///
1302     /// unsafe {
1303     ///     assert_eq!(*x.downcast_unchecked::<usize>(), 1);
1304     /// }
1305     /// ```
1306     ///
1307     /// # Safety
1308     ///
1309     /// The contained value must be of type `T`. Calling this method
1310     /// with the incorrect type is *undefined behavior*.
1311     ///
1312     ///
1313     /// [`downcast`]: Self::downcast
1314     #[inline]
1315     #[unstable(feature = "downcast_unchecked", issue = "90850")]
1316     pub unsafe fn downcast_unchecked<T: Any>(self) -> Rc<T> {
1317         unsafe {
1318             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
1319             mem::forget(self);
1320             Rc::from_inner(ptr)
1321         }
1322     }
1323 }
1324
1325 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
1326     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1327     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1328     ///
1329     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1330     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1331     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1332     unsafe fn allocate_for_layout(
1333         value_layout: Layout,
1334         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1335         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1336     ) -> *mut RcBox<T> {
1337         // Calculate layout using the given value layout.
1338         // Previously, layout was calculated on the expression
1339         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
1340         // reference (see #54908).
1341         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1342         unsafe {
1343             Rc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_rcbox)
1344                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1345         }
1346     }
1347
1348     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1349     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1350     /// returning an error if allocation fails.
1351     ///
1352     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1353     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1354     #[inline]
1355     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1356         value_layout: Layout,
1357         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1358         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1359     ) -> Result<*mut RcBox<T>, AllocError> {
1360         // Calculate layout using the given value layout.
1361         // Previously, layout was calculated on the expression
1362         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
1363         // reference (see #54908).
1364         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1365
1366         // Allocate for the layout.
1367         let ptr = allocate(layout)?;
1368
1369         // Initialize the RcBox
1370         let inner = mem_to_rcbox(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1371         unsafe {
1372             debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
1373
1374             ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
1375             ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
1376         }
1377
1378         Ok(inner)
1379     }
1380
1381     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized inner value
1382     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1383     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
1384         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
1385         unsafe {
1386             Self::allocate_for_layout(
1387                 Layout::for_value(&*ptr),
1388                 |layout| Global.allocate(layout),
1389                 |mem| mem.with_metadata_of(ptr as *const RcBox<T>),
1390             )
1391         }
1392     }
1393
1394     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1395     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1396         unsafe {
1397             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1398             let bptr = box_unique.as_ptr();
1399
1400             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1401             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1402
1403             // Copy value as bytes
1404             ptr::copy_nonoverlapping(
1405                 bptr as *const T as *const u8,
1406                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
1407                 value_size,
1408             );
1409
1410             // Free the allocation without dropping its contents
1411             box_free(box_unique, alloc);
1412
1413             Self::from_ptr(ptr)
1414         }
1415     }
1416 }
1417
1418 impl<T> Rc<[T]> {
1419     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
1420     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1421     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
1422         unsafe {
1423             Self::allocate_for_layout(
1424                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1425                 |layout| Global.allocate(layout),
1426                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>,
1427             )
1428         }
1429     }
1430
1431     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<\[T\]>
1432     ///
1433     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
1434     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1435     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1436         unsafe {
1437             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1438             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T, v.len());
1439             Self::from_ptr(ptr)
1440         }
1441     }
1442
1443     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1444     ///
1445     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1446     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1447     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1448         // Panic guard while cloning T elements.
1449         // In the event of a panic, elements that have been written
1450         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1451         struct Guard<T> {
1452             mem: NonNull<u8>,
1453             elems: *mut T,
1454             layout: Layout,
1455             n_elems: usize,
1456         }
1457
1458         impl<T> Drop for Guard<T> {
1459             fn drop(&mut self) {
1460                 unsafe {
1461                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1462                     ptr::drop_in_place(slice);
1463
1464                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1465                 }
1466             }
1467         }
1468
1469         unsafe {
1470             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1471
1472             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1473             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1474
1475             // Pointer to first element
1476             let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1477
1478             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1479
1480             for (i, item) in iter.enumerate() {
1481                 ptr::write(elems.add(i), item);
1482                 guard.n_elems += 1;
1483             }
1484
1485             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1486             forget(guard);
1487
1488             Self::from_ptr(ptr)
1489         }
1490     }
1491 }
1492
1493 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1494 trait RcFromSlice<T> {
1495     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1496 }
1497
1498 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1499 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1500     #[inline]
1501     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1502         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1503     }
1504 }
1505
1506 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1507 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1508     #[inline]
1509     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1510         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1511     }
1512 }
1513
1514 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1515 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1516     type Target = T;
1517
1518     #[inline(always)]
1519     fn deref(&self) -> &T {
1520         &self.inner().value
1521     }
1522 }
1523
1524 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1525 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1526
1527 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1528 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1529     /// Drops the `Rc`.
1530     ///
1531     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1532     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1533     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1534     ///
1535     /// # Examples
1536     ///
1537     /// ```
1538     /// use std::rc::Rc;
1539     ///
1540     /// struct Foo;
1541     ///
1542     /// impl Drop for Foo {
1543     ///     fn drop(&mut self) {
1544     ///         println!("dropped!");
1545     ///     }
1546     /// }
1547     ///
1548     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1549     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1550     ///
1551     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1552     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1553     /// ```
1554     fn drop(&mut self) {
1555         unsafe {
1556             self.inner().dec_strong();
1557             if self.inner().strong() == 0 {
1558                 // destroy the contained object
1559                 ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self));
1560
1561                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1562                 // destroyed the contents.
1563                 self.inner().dec_weak();
1564
1565                 if self.inner().weak() == 0 {
1566                     Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1567                 }
1568             }
1569         }
1570     }
1571 }
1572
1573 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1574 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1575     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1576     ///
1577     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1578     /// strong reference count.
1579     ///
1580     /// # Examples
1581     ///
1582     /// ```
1583     /// use std::rc::Rc;
1584     ///
1585     /// let five = Rc::new(5);
1586     ///
1587     /// let _ = Rc::clone(&five);
1588     /// ```
1589     #[inline]
1590     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1591         unsafe {
1592             self.inner().inc_strong();
1593             Self::from_inner(self.ptr)
1594         }
1595     }
1596 }
1597
1598 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1599 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1600 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1601     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1602     ///
1603     /// # Examples
1604     ///
1605     /// ```
1606     /// use std::rc::Rc;
1607     ///
1608     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1609     /// assert_eq!(*x, 0);
1610     /// ```
1611     #[inline]
1612     fn default() -> Rc<T> {
1613         Rc::new(Default::default())
1614     }
1615 }
1616
1617 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1618 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1619     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1620     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1621 }
1622
1623 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1624 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1625     #[inline]
1626     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1627         **self == **other
1628     }
1629
1630     #[inline]
1631     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1632         **self != **other
1633     }
1634 }
1635
1636 // Hack to allow specializing on `Eq` even though `Eq` has a method.
1637 #[rustc_unsafe_specialization_marker]
1638 pub(crate) trait MarkerEq: PartialEq<Self> {}
1639
1640 impl<T: Eq> MarkerEq for T {}
1641
1642 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1643 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1644 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1645 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1646 /// the same value, than two `&T`s.
1647 ///
1648 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1649 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1650 impl<T: ?Sized + MarkerEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1651     #[inline]
1652     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1653         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1654     }
1655
1656     #[inline]
1657     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1658         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1659     }
1660 }
1661
1662 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1663 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1664     /// Equality for two `Rc`s.
1665     ///
1666     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1667     /// stored in different allocation.
1668     ///
1669     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1670     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1671     /// always equal.
1672     ///
1673     /// # Examples
1674     ///
1675     /// ```
1676     /// use std::rc::Rc;
1677     ///
1678     /// let five = Rc::new(5);
1679     ///
1680     /// assert!(five == Rc::new(5));
1681     /// ```
1682     #[inline]
1683     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1684         RcEqIdent::eq(self, other)
1685     }
1686
1687     /// Inequality for two `Rc`s.
1688     ///
1689     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1690     ///
1691     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1692     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1693     /// never unequal.
1694     ///
1695     /// # Examples
1696     ///
1697     /// ```
1698     /// use std::rc::Rc;
1699     ///
1700     /// let five = Rc::new(5);
1701     ///
1702     /// assert!(five != Rc::new(6));
1703     /// ```
1704     #[inline]
1705     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1706         RcEqIdent::ne(self, other)
1707     }
1708 }
1709
1710 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1711 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1712
1713 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1714 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1715     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1716     ///
1717     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1718     ///
1719     /// # Examples
1720     ///
1721     /// ```
1722     /// use std::rc::Rc;
1723     /// use std::cmp::Ordering;
1724     ///
1725     /// let five = Rc::new(5);
1726     ///
1727     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1728     /// ```
1729     #[inline(always)]
1730     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1731         (**self).partial_cmp(&**other)
1732     }
1733
1734     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1735     ///
1736     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1737     ///
1738     /// # Examples
1739     ///
1740     /// ```
1741     /// use std::rc::Rc;
1742     ///
1743     /// let five = Rc::new(5);
1744     ///
1745     /// assert!(five < Rc::new(6));
1746     /// ```
1747     #[inline(always)]
1748     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1749         **self < **other
1750     }
1751
1752     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1753     ///
1754     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1755     ///
1756     /// # Examples
1757     ///
1758     /// ```
1759     /// use std::rc::Rc;
1760     ///
1761     /// let five = Rc::new(5);
1762     ///
1763     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1764     /// ```
1765     #[inline(always)]
1766     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1767         **self <= **other
1768     }
1769
1770     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1771     ///
1772     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1773     ///
1774     /// # Examples
1775     ///
1776     /// ```
1777     /// use std::rc::Rc;
1778     ///
1779     /// let five = Rc::new(5);
1780     ///
1781     /// assert!(five > Rc::new(4));
1782     /// ```
1783     #[inline(always)]
1784     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1785         **self > **other
1786     }
1787
1788     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1789     ///
1790     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1791     ///
1792     /// # Examples
1793     ///
1794     /// ```
1795     /// use std::rc::Rc;
1796     ///
1797     /// let five = Rc::new(5);
1798     ///
1799     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1800     /// ```
1801     #[inline(always)]
1802     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1803         **self >= **other
1804     }
1805 }
1806
1807 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1808 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1809     /// Comparison for two `Rc`s.
1810     ///
1811     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1812     ///
1813     /// # Examples
1814     ///
1815     /// ```
1816     /// use std::rc::Rc;
1817     /// use std::cmp::Ordering;
1818     ///
1819     /// let five = Rc::new(5);
1820     ///
1821     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1822     /// ```
1823     #[inline]
1824     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1825         (**self).cmp(&**other)
1826     }
1827 }
1828
1829 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1830 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1831     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1832         (**self).hash(state);
1833     }
1834 }
1835
1836 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1837 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1838     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1839         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1840     }
1841 }
1842
1843 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1844 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1845     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1846         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1847     }
1848 }
1849
1850 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1851 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1852     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1853         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1854     }
1855 }
1856
1857 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1858 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1859 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1860     /// Converts a generic type `T` into an `Rc<T>`
1861     ///
1862     /// The conversion allocates on the heap and moves `t`
1863     /// from the stack into it.
1864     ///
1865     /// # Example
1866     /// ```rust
1867     /// # use std::rc::Rc;
1868     /// let x = 5;
1869     /// let rc = Rc::new(5);
1870     ///
1871     /// assert_eq!(Rc::from(x), rc);
1872     /// ```
1873     fn from(t: T) -> Self {
1874         Rc::new(t)
1875     }
1876 }
1877
1878 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1879 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1880 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1881     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
1882     ///
1883     /// # Example
1884     ///
1885     /// ```
1886     /// # use std::rc::Rc;
1887     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
1888     /// let shared: Rc<[i32]> = Rc::from(original);
1889     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
1890     /// ```
1891     #[inline]
1892     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1893         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1894     }
1895 }
1896
1897 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1898 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1899 impl From<&str> for Rc<str> {
1900     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1901     ///
1902     /// # Example
1903     ///
1904     /// ```
1905     /// # use std::rc::Rc;
1906     /// let shared: Rc<str> = Rc::from("statue");
1907     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1908     /// ```
1909     #[inline]
1910     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1911         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1912         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1913     }
1914 }
1915
1916 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1917 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1918 impl From<String> for Rc<str> {
1919     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1920     ///
1921     /// # Example
1922     ///
1923     /// ```
1924     /// # use std::rc::Rc;
1925     /// let original: String = "statue".to_owned();
1926     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(original);
1927     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1928     /// ```
1929     #[inline]
1930     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1931         Rc::from(&v[..])
1932     }
1933 }
1934
1935 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1936 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1937 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1938     /// Move a boxed object to a new, reference counted, allocation.
1939     ///
1940     /// # Example
1941     ///
1942     /// ```
1943     /// # use std::rc::Rc;
1944     /// let original: Box<i32> = Box::new(1);
1945     /// let shared: Rc<i32> = Rc::from(original);
1946     /// assert_eq!(1, *shared);
1947     /// ```
1948     #[inline]
1949     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1950         Rc::from_box(v)
1951     }
1952 }
1953
1954 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1955 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1956 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1957     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
1958     ///
1959     /// # Example
1960     ///
1961     /// ```
1962     /// # use std::rc::Rc;
1963     /// let original: Box<Vec<i32>> = Box::new(vec![1, 2, 3]);
1964     /// let shared: Rc<Vec<i32>> = Rc::from(original);
1965     /// assert_eq!(vec![1, 2, 3], *shared);
1966     /// ```
1967     #[inline]
1968     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1969         unsafe {
1970             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1971
1972             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1973             v.set_len(0);
1974
1975             rc
1976         }
1977     }
1978 }
1979
1980 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
1981 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Rc<B>
1982 where
1983     B: ToOwned + ?Sized,
1984     Rc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
1985 {
1986     /// Create a reference-counted pointer from
1987     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
1988     ///
1989     /// # Example
1990     ///
1991     /// ```rust
1992     /// # use std::rc::Rc;
1993     /// # use std::borrow::Cow;
1994     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
1995     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(cow);
1996     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
1997     /// ```
1998     #[inline]
1999     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Rc<B> {
2000         match cow {
2001             Cow::Borrowed(s) => Rc::from(s),
2002             Cow::Owned(s) => Rc::from(s),
2003         }
2004     }
2005 }
2006
2007 #[stable(feature = "shared_from_str", since = "1.62.0")]
2008 impl From<Rc<str>> for Rc<[u8]> {
2009     /// Converts a reference-counted string slice into a byte slice.
2010     ///
2011     /// # Example
2012     ///
2013     /// ```
2014     /// # use std::rc::Rc;
2015     /// let string: Rc<str> = Rc::from("eggplant");
2016     /// let bytes: Rc<[u8]> = Rc::from(string);
2017     /// assert_eq!("eggplant".as_bytes(), bytes.as_ref());
2018     /// ```
2019     #[inline]
2020     fn from(rc: Rc<str>) -> Self {
2021         // SAFETY: `str` has the same layout as `[u8]`.
2022         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const [u8]) }
2023     }
2024 }
2025
2026 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2027 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]> {
2028     type Error = Rc<[T]>;
2029
2030     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2031         if boxed_slice.len() == N {
2032             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2033         } else {
2034             Err(boxed_slice)
2035         }
2036     }
2037 }
2038
2039 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2040 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2041 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
2042     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
2043     ///
2044     /// # Performance characteristics
2045     ///
2046     /// ## The general case
2047     ///
2048     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
2049     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2050     ///
2051     /// ```rust
2052     /// # use std::rc::Rc;
2053     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2054     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2055     /// ```
2056     ///
2057     /// this behaves as if we wrote:
2058     ///
2059     /// ```rust
2060     /// # use std::rc::Rc;
2061     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2062     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2063     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
2064     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2065     /// ```
2066     ///
2067     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2068     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
2069     ///
2070     /// ## Iterators of known length
2071     ///
2072     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2073     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
2074     ///
2075     /// ```rust
2076     /// # use std::rc::Rc;
2077     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2078     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2079     /// ```
2080     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2081         ToRcSlice::to_rc_slice(iter.into_iter())
2082     }
2083 }
2084
2085 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
2086 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2087 trait ToRcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2088     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]>;
2089 }
2090
2091 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2092 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2093     default fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2094         self.collect::<Vec<T>>().into()
2095     }
2096 }
2097
2098 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2099 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2100     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2101         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2102         let (low, high) = self.size_hint();
2103         if let Some(high) = high {
2104             debug_assert_eq!(
2105                 low,
2106                 high,
2107                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2108                 (low, high)
2109             );
2110
2111             unsafe {
2112                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2113                 Rc::from_iter_exact(self, low)
2114             }
2115         } else {
2116             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2117             // length exceeding `usize::MAX`.
2118             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2119             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2120             panic!("capacity overflow");
2121         }
2122     }
2123 }
2124
2125 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
2126 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
2127 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Rc]\<T>></code>.
2128 ///
2129 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
2130 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
2131 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
2132 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
2133 /// itself (the backing store) from being deallocated.
2134 ///
2135 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
2136 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
2137 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
2138 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
2139 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
2140 /// pointers from children back to their parents.
2141 ///
2142 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
2143 ///
2144 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2145 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2146 pub struct Weak<T: ?Sized> {
2147     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
2148     // but it is not necessarily a valid pointer.
2149     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
2150     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
2151     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
2152     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
2153     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
2154 }
2155
2156 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2157 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
2158 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2159 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
2160
2161 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
2162 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
2163
2164 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
2165 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
2166
2167 impl<T> Weak<T> {
2168     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2169     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2170     ///
2171     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2172     ///
2173     /// # Examples
2174     ///
2175     /// ```
2176     /// use std::rc::Weak;
2177     ///
2178     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
2179     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2180     /// ```
2181     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2182     #[rustc_const_unstable(feature = "const_weak_new", issue = "95091", reason = "recently added")]
2183     #[must_use]
2184     pub const fn new() -> Weak<T> {
2185         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr::invalid_mut::<RcBox<T>>(usize::MAX)) } }
2186     }
2187 }
2188
2189 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: *mut T) -> bool {
2190     (ptr as *mut ()).addr() == usize::MAX
2191 }
2192
2193 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
2194 /// making any assertions about the data field.
2195 struct WeakInner<'a> {
2196     weak: &'a Cell<usize>,
2197     strong: &'a Cell<usize>,
2198 }
2199
2200 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
2201     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
2202     ///
2203     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
2204     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
2205     ///
2206     /// # Examples
2207     ///
2208     /// ```
2209     /// use std::rc::Rc;
2210     /// use std::ptr;
2211     ///
2212     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2213     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2214     /// // Both point to the same object
2215     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
2216     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
2217     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2218     ///
2219     /// drop(strong);
2220     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
2221     /// // undefined behaviour.
2222     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2223     /// ```
2224     ///
2225     /// [`null`]: ptr::null
2226     #[must_use]
2227     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
2228     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
2229         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
2230
2231         if is_dangling(ptr) {
2232             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
2233             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as RcBox (usize).
2234             ptr as *const T
2235         } else {
2236             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferenceable.
2237             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
2238             // so use raw pointer manipulation.
2239             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
2240         }
2241     }
2242
2243     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
2244     ///
2245     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
2246     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
2247     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
2248     ///
2249     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
2250     /// [`as_ptr`] apply.
2251     ///
2252     /// # Examples
2253     ///
2254     /// ```
2255     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2256     ///
2257     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2258     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2259     /// let raw = weak.into_raw();
2260     ///
2261     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2262     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
2263     ///
2264     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
2265     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
2266     /// ```
2267     ///
2268     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
2269     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
2270     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
2271     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2272     pub fn into_raw(self) -> *const T {
2273         let result = self.as_ptr();
2274         mem::forget(self);
2275         result
2276     }
2277
2278     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
2279     ///
2280     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
2281     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
2282     ///
2283     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
2284     /// as these don't own anything; the method still works on them).
2285     ///
2286     /// # Safety
2287     ///
2288     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
2289     /// weak reference.
2290     ///
2291     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
2292     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
2293     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
2294     /// call to [`into_raw`].
2295     ///
2296     /// # Examples
2297     ///
2298     /// ```
2299     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2300     ///
2301     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2302     ///
2303     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2304     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2305     ///
2306     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
2307     ///
2308     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
2309     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2310     ///
2311     /// drop(strong);
2312     ///
2313     /// // Decrement the last weak count.
2314     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
2315     /// ```
2316     ///
2317     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
2318     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2319     /// [`new`]: Weak::new
2320     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2321     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
2322         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
2323
2324         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
2325             // This is a dangling Weak.
2326             ptr as *mut RcBox<T>
2327         } else {
2328             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
2329             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
2330             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
2331             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
2332             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
2333             unsafe { ptr.byte_sub(offset) as *mut RcBox<T> }
2334         };
2335
2336         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
2337         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
2338     }
2339
2340     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
2341     /// dropping of the inner value if successful.
2342     ///
2343     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
2344     ///
2345     /// # Examples
2346     ///
2347     /// ```
2348     /// use std::rc::Rc;
2349     ///
2350     /// let five = Rc::new(5);
2351     ///
2352     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
2353     ///
2354     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
2355     /// assert!(strong_five.is_some());
2356     ///
2357     /// // Destroy all strong pointers.
2358     /// drop(strong_five);
2359     /// drop(five);
2360     ///
2361     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
2362     /// ```
2363     #[must_use = "this returns a new `Rc`, \
2364                   without modifying the original weak pointer"]
2365     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2366     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
2367         let inner = self.inner()?;
2368
2369         if inner.strong() == 0 {
2370             None
2371         } else {
2372             unsafe {
2373                 inner.inc_strong();
2374                 Some(Rc::from_inner(self.ptr))
2375             }
2376         }
2377     }
2378
2379     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
2380     ///
2381     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
2382     #[must_use]
2383     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2384     pub fn strong_count(&self) -> usize {
2385         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong() } else { 0 }
2386     }
2387
2388     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
2389     ///
2390     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
2391     #[must_use]
2392     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2393     pub fn weak_count(&self) -> usize {
2394         self.inner()
2395             .map(|inner| {
2396                 if inner.strong() > 0 {
2397                     inner.weak() - 1 // subtract the implicit weak ptr
2398                 } else {
2399                     0
2400                 }
2401             })
2402             .unwrap_or(0)
2403     }
2404
2405     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`,
2406     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
2407     #[inline]
2408     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
2409         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
2410             None
2411         } else {
2412             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
2413             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Rc`
2414             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
2415             Some(unsafe {
2416                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
2417                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
2418             })
2419         }
2420     }
2421
2422     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation similar to [`ptr::eq`], or if
2423     /// both don't point to any allocation (because they were created with `Weak::new()`). See [that
2424     /// function][`ptr::eq`] for caveats when comparing `dyn Trait` pointers.
2425     ///
2426     /// # Notes
2427     ///
2428     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
2429     /// other, even though they don't point to any allocation.
2430     ///
2431     /// # Examples
2432     ///
2433     /// ```
2434     /// use std::rc::Rc;
2435     ///
2436     /// let first_rc = Rc::new(5);
2437     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
2438     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
2439     ///
2440     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2441     ///
2442     /// let third_rc = Rc::new(5);
2443     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2444     ///
2445     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2446     /// ```
2447     ///
2448     /// Comparing `Weak::new`.
2449     ///
2450     /// ```
2451     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2452     ///
2453     /// let first = Weak::new();
2454     /// let second = Weak::new();
2455     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2456     ///
2457     /// let third_rc = Rc::new(());
2458     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2459     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2460     /// ```
2461     #[inline]
2462     #[must_use]
2463     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2464     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2465         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2466     }
2467 }
2468
2469 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2470 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2471     /// Drops the `Weak` pointer.
2472     ///
2473     /// # Examples
2474     ///
2475     /// ```
2476     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2477     ///
2478     /// struct Foo;
2479     ///
2480     /// impl Drop for Foo {
2481     ///     fn drop(&mut self) {
2482     ///         println!("dropped!");
2483     ///     }
2484     /// }
2485     ///
2486     /// let foo = Rc::new(Foo);
2487     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
2488     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2489     ///
2490     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2491     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2492     ///
2493     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2494     /// ```
2495     fn drop(&mut self) {
2496         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2497
2498         inner.dec_weak();
2499         // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
2500         // the strong pointers have disappeared.
2501         if inner.weak() == 0 {
2502             unsafe {
2503                 Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr()));
2504             }
2505         }
2506     }
2507 }
2508
2509 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2510 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2511     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2512     ///
2513     /// # Examples
2514     ///
2515     /// ```
2516     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2517     ///
2518     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
2519     ///
2520     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2521     /// ```
2522     #[inline]
2523     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2524         if let Some(inner) = self.inner() {
2525             inner.inc_weak()
2526         }
2527         Weak { ptr: self.ptr }
2528     }
2529 }
2530
2531 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2532 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
2533     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2534         write!(f, "(Weak)")
2535     }
2536 }
2537
2538 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2539 impl<T> Default for Weak<T> {
2540     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2541     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2542     ///
2543     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2544     ///
2545     /// # Examples
2546     ///
2547     /// ```
2548     /// use std::rc::Weak;
2549     ///
2550     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2551     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2552     /// ```
2553     fn default() -> Weak<T> {
2554         Weak::new()
2555     }
2556 }
2557
2558 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
2559 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
2560 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
2561 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
2562 // what happens -- no real program should ever experience this.
2563 //
2564 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
2565 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
2566
2567 #[doc(hidden)]
2568 trait RcInnerPtr {
2569     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2570     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2571
2572     #[inline]
2573     fn strong(&self) -> usize {
2574         self.strong_ref().get()
2575     }
2576
2577     #[inline]
2578     fn inc_strong(&self) {
2579         let strong = self.strong();
2580
2581         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2582         // missed optimization.
2583         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2584         // called.
2585         unsafe {
2586             core::intrinsics::assume(strong != 0);
2587         }
2588
2589         let strong = strong.wrapping_add(1);
2590         self.strong_ref().set(strong);
2591
2592         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2593         // Checking for overflow after the store instead of before
2594         // allows for slightly better code generation.
2595         if core::intrinsics::unlikely(strong == 0) {
2596             abort();
2597         }
2598     }
2599
2600     #[inline]
2601     fn dec_strong(&self) {
2602         self.strong_ref().set(self.strong() - 1);
2603     }
2604
2605     #[inline]
2606     fn weak(&self) -> usize {
2607         self.weak_ref().get()
2608     }
2609
2610     #[inline]
2611     fn inc_weak(&self) {
2612         let weak = self.weak();
2613
2614         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2615         // missed optimization.
2616         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2617         // called.
2618         unsafe {
2619             core::intrinsics::assume(weak != 0);
2620         }
2621
2622         let weak = weak.wrapping_add(1);
2623         self.weak_ref().set(weak);
2624
2625         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2626         // Checking for overflow after the store instead of before
2627         // allows for slightly better code generation.
2628         if core::intrinsics::unlikely(weak == 0) {
2629             abort();
2630         }
2631     }
2632
2633     #[inline]
2634     fn dec_weak(&self) {
2635         self.weak_ref().set(self.weak() - 1);
2636     }
2637 }
2638
2639 impl<T: ?Sized> RcInnerPtr for RcBox<T> {
2640     #[inline(always)]
2641     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2642         &self.weak
2643     }
2644
2645     #[inline(always)]
2646     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2647         &self.strong
2648     }
2649 }
2650
2651 impl<'a> RcInnerPtr for WeakInner<'a> {
2652     #[inline(always)]
2653     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2654         self.weak
2655     }
2656
2657     #[inline(always)]
2658     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2659         self.strong
2660     }
2661 }
2662
2663 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2664 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2665     fn borrow(&self) -> &T {
2666         &**self
2667     }
2668 }
2669
2670 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2671 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2672     fn as_ref(&self) -> &T {
2673         &**self
2674     }
2675 }
2676
2677 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2678 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> {}
2679
2680 /// Get the offset within an `RcBox` for the payload behind a pointer.
2681 ///
2682 /// # Safety
2683 ///
2684 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2685 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2686 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> usize {
2687     // Align the unsized value to the end of the RcBox.
2688     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2689     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2690     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2691     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2692     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2693     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2694 }
2695
2696 #[inline]
2697 fn data_offset_align(align: usize) -> usize {
2698     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2699     layout.size() + layout.padding_needed_for(align)
2700 }