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Add comment about the lack of `ExpnData` serialization for proc-macro crates
[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 function-like syntax:
39 //!
40 //! ```
41 //! use std::rc::Rc;
42 //! let my_rc = Rc::new(());
43 //!
44 //! Rc::downgrade(&my_rc);
45 //! ```
46 //!
47 //! [`Weak<T>`][`Weak`] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
48 //! already been dropped.
49 //!
50 //! # Cloning references
51 //!
52 //! Creating a new reference to the same allocation as an existing reference counted pointer
53 //! is done using the `Clone` trait implemented for [`Rc<T>`][`Rc`] and [`Weak<T>`][`Weak`].
54 //!
55 //! ```
56 //! use std::rc::Rc;
57 //! let foo = Rc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
58 //! // The two syntaxes below are equivalent.
59 //! let a = foo.clone();
60 //! let b = Rc::clone(&foo);
61 //! // a and b both point to the same memory location as foo.
62 //! ```
63 //!
64 //! The `Rc::clone(&from)` syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
65 //! the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
66 //! this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
67 //!
68 //! # Examples
69 //!
70 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
71 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
72 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
73 //! `Owner`. [`Rc`] allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
74 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
75 //!
76 //! ```
77 //! use std::rc::Rc;
78 //!
79 //! struct Owner {
80 //!     name: String,
81 //!     // ...other fields
82 //! }
83 //!
84 //! struct Gadget {
85 //!     id: i32,
86 //!     owner: Rc<Owner>,
87 //!     // ...other fields
88 //! }
89 //!
90 //! fn main() {
91 //!     // Create a reference-counted `Owner`.
92 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
93 //!         Owner {
94 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
95 //!         }
96 //!     );
97 //!
98 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`. Cloning the `Rc<Owner>`
99 //!     // gives us a new pointer to the same `Owner` allocation, incrementing
100 //!     // the reference count in the process.
101 //!     let gadget1 = Gadget {
102 //!         id: 1,
103 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
104 //!     };
105 //!     let gadget2 = Gadget {
106 //!         id: 2,
107 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
108 //!     };
109 //!
110 //!     // Dispose of our local variable `gadget_owner`.
111 //!     drop(gadget_owner);
112 //!
113 //!     // Despite dropping `gadget_owner`, we're still able to print out the name
114 //!     // of the `Owner` of the `Gadget`s. This is because we've only dropped a
115 //!     // single `Rc<Owner>`, not the `Owner` it points to. As long as there are
116 //!     // other `Rc<Owner>` pointing at the same `Owner` allocation, it will remain
117 //!     // live. The field projection `gadget1.owner.name` works because
118 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
119 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
120 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
121 //!
122 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
123 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
124 //!     // gets destroyed as well.
125 //! }
126 //! ```
127 //!
128 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
129 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
130 //! to `Gadget` introduces a cycle. This means that their
131 //! reference counts can never reach 0, and the allocation will never be destroyed:
132 //! a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
133 //! pointers.
134 //!
135 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
136 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
137 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
138 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
139 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
140 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
141 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
142 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
143 //!
144 //! ```
145 //! use std::rc::Rc;
146 //! use std::rc::Weak;
147 //! use std::cell::RefCell;
148 //!
149 //! struct Owner {
150 //!     name: String,
151 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
152 //!     // ...other fields
153 //! }
154 //!
155 //! struct Gadget {
156 //!     id: i32,
157 //!     owner: Rc<Owner>,
158 //!     // ...other fields
159 //! }
160 //!
161 //! fn main() {
162 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
163 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
164 //!     // a shared reference.
165 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
166 //!         Owner {
167 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
168 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
169 //!         }
170 //!     );
171 //!
172 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
173 //!     let gadget1 = Rc::new(
174 //!         Gadget {
175 //!             id: 1,
176 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
177 //!         }
178 //!     );
179 //!     let gadget2 = Rc::new(
180 //!         Gadget {
181 //!             id: 2,
182 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
183 //!         }
184 //!     );
185 //!
186 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
187 //!     {
188 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
189 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
190 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
191 //!
192 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
193 //!     }
194 //!
195 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
196 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
197 //!
198 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
199 //!         // guarantee the allocation still exists, we need to call
200 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
201 //!         //
202 //!         // In this case we know the allocation still exists, so we simply
203 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
204 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
205 //!
206 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
207 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
208 //!     }
209 //!
210 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
211 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
212 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
213 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
214 //! }
215 //! ```
216 //!
217 //! [`Rc`]: struct.Rc.html
218 //! [`Weak`]: struct.Weak.html
219 //! [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
220 //! [`Cell`]: ../../std/cell/struct.Cell.html
221 //! [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
222 //! [send]: ../../std/marker/trait.Send.html
223 //! [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
224 //! [`Deref`]: ../../std/ops/trait.Deref.html
225 //! [downgrade]: struct.Rc.html#method.downgrade
226 //! [upgrade]: struct.Weak.html#method.upgrade
227 //! [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
228 //! [mutability]: ../../std/cell/index.html#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
229
230 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
231
232 #[cfg(not(test))]
233 use crate::boxed::Box;
234 #[cfg(test)]
235 use std::boxed::Box;
236
237 use core::any::Any;
238 use core::borrow;
239 use core::cell::Cell;
240 use core::cmp::Ordering;
241 use core::convert::{From, TryFrom};
242 use core::fmt;
243 use core::hash::{Hash, Hasher};
244 use core::intrinsics::abort;
245 use core::iter;
246 use core::marker::{self, PhantomData, Unpin, Unsize};
247 use core::mem::{self, align_of_val_raw, forget, size_of_val};
248 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
249 use core::pin::Pin;
250 use core::ptr::{self, NonNull};
251 use core::slice::from_raw_parts_mut;
252
253 use crate::alloc::{box_free, handle_alloc_error, AllocInit, AllocRef, Global, Layout};
254 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
255 use crate::string::String;
256 use crate::vec::Vec;
257
258 #[cfg(test)]
259 mod tests;
260
261 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
262 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
263 // inner types.
264 #[repr(C)]
265 struct RcBox<T: ?Sized> {
266     strong: Cell<usize>,
267     weak: Cell<usize>,
268     value: T,
269 }
270
271 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
272 /// Counted'.
273 ///
274 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
275 ///
276 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
277 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
278 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner
279 /// type `T`.
280 ///
281 /// [get_mut]: #method.get_mut
282 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Rc")]
283 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
284 pub struct Rc<T: ?Sized> {
285     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
286     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
287 }
288
289 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
290 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
291 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
292 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
293
294 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
295 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
296
297 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
298 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
299
300 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
301     fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
302         Self { ptr, phantom: PhantomData }
303     }
304
305     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
306         Self::from_inner(unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) })
307     }
308 }
309
310 impl<T> Rc<T> {
311     /// Constructs a new `Rc<T>`.
312     ///
313     /// # Examples
314     ///
315     /// ```
316     /// use std::rc::Rc;
317     ///
318     /// let five = Rc::new(5);
319     /// ```
320     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
321     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
322         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
323         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
324         // the allocation while the strong destructor is running, even
325         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
326         Self::from_inner(
327             Box::leak(box RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value }).into(),
328         )
329     }
330
331     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
332     ///
333     /// # Examples
334     ///
335     /// ```
336     /// #![feature(new_uninit)]
337     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
338     ///
339     /// use std::rc::Rc;
340     ///
341     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
342     ///
343     /// let five = unsafe {
344     ///     // Deferred initialization:
345     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
346     ///
347     ///     five.assume_init()
348     /// };
349     ///
350     /// assert_eq!(*five, 5)
351     /// ```
352     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
353     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
354         unsafe {
355             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(Layout::new::<T>(), |mem| {
356                 mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>
357             }))
358         }
359     }
360
361     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
362     /// being filled with `0` bytes.
363     ///
364     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
365     /// incorrect usage of this method.
366     ///
367     /// # Examples
368     ///
369     /// ```
370     /// #![feature(new_uninit)]
371     ///
372     /// use std::rc::Rc;
373     ///
374     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
375     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
376     ///
377     /// assert_eq!(*zero, 0)
378     /// ```
379     ///
380     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
381     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
382     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
383         unsafe {
384             let mut uninit = Self::new_uninit();
385             ptr::write_bytes::<T>(Rc::get_mut_unchecked(&mut uninit).as_mut_ptr(), 0, 1);
386             uninit
387         }
388     }
389
390     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
391     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
392     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
393     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
394         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
395     }
396
397     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
398     ///
399     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Rc` that was
400     /// passed in.
401     ///
402     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
403     ///
404     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
405     ///
406     /// # Examples
407     ///
408     /// ```
409     /// use std::rc::Rc;
410     ///
411     /// let x = Rc::new(3);
412     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
413     ///
414     /// let x = Rc::new(4);
415     /// let _y = Rc::clone(&x);
416     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
417     /// ```
418     #[inline]
419     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
420     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
421         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
422             unsafe {
423                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
424
425                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
426                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
427                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
428                 // fake Weak.
429                 this.dec_strong();
430                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
431                 forget(this);
432                 Ok(val)
433             }
434         } else {
435             Err(this)
436         }
437     }
438 }
439
440 impl<T> Rc<[T]> {
441     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
442     ///
443     /// # Examples
444     ///
445     /// ```
446     /// #![feature(new_uninit)]
447     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
448     ///
449     /// use std::rc::Rc;
450     ///
451     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
452     ///
453     /// let values = unsafe {
454     ///     // Deferred initialization:
455     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
456     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
457     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
458     ///
459     ///     values.assume_init()
460     /// };
461     ///
462     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
463     /// ```
464     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
465     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
466         unsafe { Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len)) }
467     }
468 }
469
470 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
471     /// Converts to `Rc<T>`.
472     ///
473     /// # Safety
474     ///
475     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
476     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
477     /// really is in an initialized state.
478     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
479     /// causes immediate undefined behavior.
480     ///
481     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
482     ///
483     /// # Examples
484     ///
485     /// ```
486     /// #![feature(new_uninit)]
487     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
488     ///
489     /// use std::rc::Rc;
490     ///
491     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
492     ///
493     /// let five = unsafe {
494     ///     // Deferred initialization:
495     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
496     ///
497     ///     five.assume_init()
498     /// };
499     ///
500     /// assert_eq!(*five, 5)
501     /// ```
502     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
503     #[inline]
504     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
505         Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
506     }
507 }
508
509 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
510     /// Converts to `Rc<[T]>`.
511     ///
512     /// # Safety
513     ///
514     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
515     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
516     /// really is in an initialized state.
517     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
518     /// causes immediate undefined behavior.
519     ///
520     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
521     ///
522     /// # Examples
523     ///
524     /// ```
525     /// #![feature(new_uninit)]
526     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
527     ///
528     /// use std::rc::Rc;
529     ///
530     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
531     ///
532     /// let values = unsafe {
533     ///     // Deferred initialization:
534     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
535     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
536     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
537     ///
538     ///     values.assume_init()
539     /// };
540     ///
541     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
542     /// ```
543     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
544     #[inline]
545     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
546         unsafe { Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
547     }
548 }
549
550 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
551     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
552     ///
553     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
554     /// [`Rc::from_raw`][from_raw].
555     ///
556     /// [from_raw]: struct.Rc.html#method.from_raw
557     ///
558     /// # Examples
559     ///
560     /// ```
561     /// use std::rc::Rc;
562     ///
563     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
564     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
565     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
566     /// ```
567     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
568     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
569         let ptr = Self::as_ptr(&this);
570         mem::forget(this);
571         ptr
572     }
573
574     /// Provides a raw pointer to the data.
575     ///
576     /// The counts are not affected in any way and the `Rc` is not consumed. The pointer is valid
577     /// for as long there are strong counts in the `Rc`.
578     ///
579     /// # Examples
580     ///
581     /// ```
582     /// use std::rc::Rc;
583     ///
584     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
585     /// let y = Rc::clone(&x);
586     /// let x_ptr = Rc::as_ptr(&x);
587     /// assert_eq!(x_ptr, Rc::as_ptr(&y));
588     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
589     /// ```
590     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
591     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
592         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
593
594         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or Rc::inner because
595         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
596         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
597         unsafe { &raw const (*ptr).value }
598     }
599
600     /// Constructs an `Rc<T>` from a raw pointer.
601     ///
602     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
603     /// [`Rc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size
604     /// and alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
605     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
606     /// basically like transmuting references of different types. See
607     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
608     /// restrictions apply in this case.
609     ///
610     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
611     /// dropped once.
612     ///
613     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
614     /// even if the returned `Rc<T>` is never accessed.
615     ///
616     /// [into_raw]: struct.Rc.html#method.into_raw
617     /// [transmute]: ../../std/mem/fn.transmute.html
618     ///
619     /// # Examples
620     ///
621     /// ```
622     /// use std::rc::Rc;
623     ///
624     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
625     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
626     ///
627     /// unsafe {
628     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
629     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
630     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
631     ///
632     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
633     /// }
634     ///
635     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
636     /// ```
637     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
638     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
639         let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
640
641         // Reverse the offset to find the original RcBox.
642         let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
643         let rc_ptr = unsafe { set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset)) };
644
645         unsafe { Self::from_ptr(rc_ptr) }
646     }
647
648     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this allocation.
649     ///
650     /// [weak]: struct.Weak.html
651     ///
652     /// # Examples
653     ///
654     /// ```
655     /// use std::rc::Rc;
656     ///
657     /// let five = Rc::new(5);
658     ///
659     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
660     /// ```
661     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
662     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
663         this.inc_weak();
664         // Make sure we do not create a dangling Weak
665         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
666         Weak { ptr: this.ptr }
667     }
668
669     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this allocation.
670     ///
671     /// [weak]: struct.Weak.html
672     ///
673     /// # Examples
674     ///
675     /// ```
676     /// use std::rc::Rc;
677     ///
678     /// let five = Rc::new(5);
679     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
680     ///
681     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
682     /// ```
683     #[inline]
684     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
685     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
686         this.weak() - 1
687     }
688
689     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
690     ///
691     /// # Examples
692     ///
693     /// ```
694     /// use std::rc::Rc;
695     ///
696     /// let five = Rc::new(5);
697     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
698     ///
699     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
700     /// ```
701     #[inline]
702     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
703     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
704         this.strong()
705     }
706
707     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to
708     /// this allocation.
709     ///
710     /// [weak]: struct.Weak.html
711     #[inline]
712     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
713         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
714     }
715
716     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
717     /// no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same allocation.
718     ///
719     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
720     /// mutate a shared value.
721     ///
722     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
723     /// the inner value when there are other pointers.
724     ///
725     /// [weak]: struct.Weak.html
726     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
727     /// [make_mut]: struct.Rc.html#method.make_mut
728     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
729     ///
730     /// # Examples
731     ///
732     /// ```
733     /// use std::rc::Rc;
734     ///
735     /// let mut x = Rc::new(3);
736     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
737     /// assert_eq!(*x, 4);
738     ///
739     /// let _y = Rc::clone(&x);
740     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
741     /// ```
742     #[inline]
743     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
744     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
745         if Rc::is_unique(this) { unsafe { Some(Rc::get_mut_unchecked(this)) } } else { None }
746     }
747
748     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
749     /// without any check.
750     ///
751     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
752     ///
753     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
754     ///
755     /// # Safety
756     ///
757     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
758     /// for the duration of the returned borrow.
759     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
760     /// for example immediately after `Rc::new`.
761     ///
762     /// # Examples
763     ///
764     /// ```
765     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
766     ///
767     /// use std::rc::Rc;
768     ///
769     /// let mut x = Rc::new(String::new());
770     /// unsafe {
771     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
772     /// }
773     /// assert_eq!(*x, "foo");
774     /// ```
775     #[inline]
776     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
777     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
778         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
779     }
780
781     #[inline]
782     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
783     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation
784     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
785     ///
786     /// # Examples
787     ///
788     /// ```
789     /// use std::rc::Rc;
790     ///
791     /// let five = Rc::new(5);
792     /// let same_five = Rc::clone(&five);
793     /// let other_five = Rc::new(5);
794     ///
795     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
796     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
797     /// ```
798     ///
799     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
800     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
801         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
802     }
803 }
804
805 impl<T: Clone> Rc<T> {
806     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
807     ///
808     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
809     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
810     /// referred to as clone-on-write.
811     ///
812     /// If there are no other `Rc` pointers to this allocation, then [`Weak`]
813     /// pointers to this allocation will be disassociated.
814     ///
815     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning.
816     ///
817     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
818     /// [`clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
819     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
820     ///
821     /// # Examples
822     ///
823     /// ```
824     /// use std::rc::Rc;
825     ///
826     /// let mut data = Rc::new(5);
827     ///
828     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
829     /// let mut other_data = Rc::clone(&data);    // Won't clone inner data
830     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Clones inner data
831     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
832     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;  // Won't clone anything
833     ///
834     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
835     /// assert_eq!(*data, 8);
836     /// assert_eq!(*other_data, 12);
837     /// ```
838     ///
839     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
840     ///
841     /// ```
842     /// use std::rc::Rc;
843     ///
844     /// let mut data = Rc::new(75);
845     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
846     ///
847     /// assert!(75 == *data);
848     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
849     ///
850     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
851     ///
852     /// assert!(76 == *data);
853     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
854     /// ```
855     #[inline]
856     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
857     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
858         if Rc::strong_count(this) != 1 {
859             // Gotta clone the data, there are other Rcs
860             *this = Rc::new((**this).clone())
861         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
862             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
863             unsafe {
864                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&this.ptr.as_ref().value));
865                 mem::swap(this, &mut swap);
866                 swap.dec_strong();
867                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
868                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
869                 swap.dec_weak();
870                 forget(swap);
871             }
872         }
873         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
874         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
875         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
876         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
877         // reference to the allocation.
878         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
879     }
880 }
881
882 impl Rc<dyn Any> {
883     #[inline]
884     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
885     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
886     ///
887     /// # Examples
888     ///
889     /// ```
890     /// use std::any::Any;
891     /// use std::rc::Rc;
892     ///
893     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
894     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
895     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
896     ///     }
897     /// }
898     ///
899     /// let my_string = "Hello World".to_string();
900     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
901     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
902     /// ```
903     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
904         if (*self).is::<T>() {
905             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
906             forget(self);
907             Ok(Rc::from_inner(ptr))
908         } else {
909             Err(self)
910         }
911     }
912 }
913
914 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
915     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
916     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
917     ///
918     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
919     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
920     unsafe fn allocate_for_layout(
921         value_layout: Layout,
922         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
923     ) -> *mut RcBox<T> {
924         // Calculate layout using the given value layout.
925         // Previously, layout was calculated on the expression
926         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
927         // reference (see #54908).
928         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
929
930         // Allocate for the layout.
931         let mem = Global
932             .alloc(layout, AllocInit::Uninitialized)
933             .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
934
935         // Initialize the RcBox
936         let inner = mem_to_rcbox(mem.ptr.as_ptr());
937         unsafe {
938             debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
939
940             ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
941             ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
942         }
943
944         inner
945     }
946
947     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized inner value
948     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
949         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
950         unsafe {
951             Self::allocate_for_layout(Layout::for_value(&*ptr), |mem| {
952                 set_data_ptr(ptr as *mut T, mem) as *mut RcBox<T>
953             })
954         }
955     }
956
957     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
958         unsafe {
959             let box_unique = Box::into_unique(v);
960             let bptr = box_unique.as_ptr();
961
962             let value_size = size_of_val(&*bptr);
963             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
964
965             // Copy value as bytes
966             ptr::copy_nonoverlapping(
967                 bptr as *const T as *const u8,
968                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
969                 value_size,
970             );
971
972             // Free the allocation without dropping its contents
973             box_free(box_unique);
974
975             Self::from_ptr(ptr)
976         }
977     }
978 }
979
980 impl<T> Rc<[T]> {
981     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
982     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
983         unsafe {
984             Self::allocate_for_layout(Layout::array::<T>(len).unwrap(), |mem| {
985                 ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>
986             })
987         }
988     }
989 }
990
991 /// Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
992 ///
993 /// For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
994 /// unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
995 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
996     unsafe {
997         ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
998     }
999     ptr
1000 }
1001
1002 impl<T> Rc<[T]> {
1003     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<\[T\]>
1004     ///
1005     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
1006     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1007         unsafe {
1008             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1009             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T, v.len());
1010             Self::from_ptr(ptr)
1011         }
1012     }
1013
1014     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1015     ///
1016     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1017     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1018         // Panic guard while cloning T elements.
1019         // In the event of a panic, elements that have been written
1020         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1021         struct Guard<T> {
1022             mem: NonNull<u8>,
1023             elems: *mut T,
1024             layout: Layout,
1025             n_elems: usize,
1026         }
1027
1028         impl<T> Drop for Guard<T> {
1029             fn drop(&mut self) {
1030                 unsafe {
1031                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1032                     ptr::drop_in_place(slice);
1033
1034                     Global.dealloc(self.mem, self.layout);
1035                 }
1036             }
1037         }
1038
1039         unsafe {
1040             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1041
1042             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1043             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1044
1045             // Pointer to first element
1046             let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1047
1048             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1049
1050             for (i, item) in iter.enumerate() {
1051                 ptr::write(elems.add(i), item);
1052                 guard.n_elems += 1;
1053             }
1054
1055             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1056             forget(guard);
1057
1058             Self::from_ptr(ptr)
1059         }
1060     }
1061 }
1062
1063 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1064 trait RcFromSlice<T> {
1065     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1066 }
1067
1068 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1069     #[inline]
1070     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1071         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1072     }
1073 }
1074
1075 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1076     #[inline]
1077     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1078         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1079     }
1080 }
1081
1082 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1083 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1084     type Target = T;
1085
1086     #[inline(always)]
1087     fn deref(&self) -> &T {
1088         &self.inner().value
1089     }
1090 }
1091
1092 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1093 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1094
1095 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1096 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1097     /// Drops the `Rc`.
1098     ///
1099     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1100     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1101     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1102     ///
1103     /// # Examples
1104     ///
1105     /// ```
1106     /// use std::rc::Rc;
1107     ///
1108     /// struct Foo;
1109     ///
1110     /// impl Drop for Foo {
1111     ///     fn drop(&mut self) {
1112     ///         println!("dropped!");
1113     ///     }
1114     /// }
1115     ///
1116     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1117     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1118     ///
1119     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1120     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1121     /// ```
1122     ///
1123     /// [`Weak`]: ../../std/rc/struct.Weak.html
1124     fn drop(&mut self) {
1125         unsafe {
1126             self.dec_strong();
1127             if self.strong() == 0 {
1128                 // destroy the contained object
1129                 ptr::drop_in_place(self.ptr.as_mut());
1130
1131                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1132                 // destroyed the contents.
1133                 self.dec_weak();
1134
1135                 if self.weak() == 0 {
1136                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1137                 }
1138             }
1139         }
1140     }
1141 }
1142
1143 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1144 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1145     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1146     ///
1147     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1148     /// strong reference count.
1149     ///
1150     /// # Examples
1151     ///
1152     /// ```
1153     /// use std::rc::Rc;
1154     ///
1155     /// let five = Rc::new(5);
1156     ///
1157     /// let _ = Rc::clone(&five);
1158     /// ```
1159     #[inline]
1160     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1161         self.inc_strong();
1162         Self::from_inner(self.ptr)
1163     }
1164 }
1165
1166 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1167 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1168     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1169     ///
1170     /// # Examples
1171     ///
1172     /// ```
1173     /// use std::rc::Rc;
1174     ///
1175     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1176     /// assert_eq!(*x, 0);
1177     /// ```
1178     #[inline]
1179     fn default() -> Rc<T> {
1180         Rc::new(Default::default())
1181     }
1182 }
1183
1184 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1185 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1186     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1187     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1188 }
1189
1190 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1191 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1192     #[inline]
1193     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1194         **self == **other
1195     }
1196
1197     #[inline]
1198     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1199         **self != **other
1200     }
1201 }
1202
1203 // Hack to allow specializing on `Eq` even though `Eq` has a method.
1204 #[rustc_unsafe_specialization_marker]
1205 pub(crate) trait MarkerEq: PartialEq<Self> {}
1206
1207 impl<T: Eq> MarkerEq for T {}
1208
1209 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1210 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1211 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1212 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1213 /// the same value, than two `&T`s.
1214 ///
1215 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1216 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1217 impl<T: ?Sized + MarkerEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1218     #[inline]
1219     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1220         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1221     }
1222
1223     #[inline]
1224     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1225         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1226     }
1227 }
1228
1229 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1230 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1231     /// Equality for two `Rc`s.
1232     ///
1233     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1234     /// stored in different allocation.
1235     ///
1236     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1237     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1238     /// always equal.
1239     ///
1240     /// # Examples
1241     ///
1242     /// ```
1243     /// use std::rc::Rc;
1244     ///
1245     /// let five = Rc::new(5);
1246     ///
1247     /// assert!(five == Rc::new(5));
1248     /// ```
1249     #[inline]
1250     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1251         RcEqIdent::eq(self, other)
1252     }
1253
1254     /// Inequality for two `Rc`s.
1255     ///
1256     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1257     ///
1258     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1259     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1260     /// never unequal.
1261     ///
1262     /// # Examples
1263     ///
1264     /// ```
1265     /// use std::rc::Rc;
1266     ///
1267     /// let five = Rc::new(5);
1268     ///
1269     /// assert!(five != Rc::new(6));
1270     /// ```
1271     #[inline]
1272     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1273         RcEqIdent::ne(self, other)
1274     }
1275 }
1276
1277 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1278 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1279
1280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1281 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1282     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1283     ///
1284     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1285     ///
1286     /// # Examples
1287     ///
1288     /// ```
1289     /// use std::rc::Rc;
1290     /// use std::cmp::Ordering;
1291     ///
1292     /// let five = Rc::new(5);
1293     ///
1294     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1295     /// ```
1296     #[inline(always)]
1297     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1298         (**self).partial_cmp(&**other)
1299     }
1300
1301     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1302     ///
1303     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1304     ///
1305     /// # Examples
1306     ///
1307     /// ```
1308     /// use std::rc::Rc;
1309     ///
1310     /// let five = Rc::new(5);
1311     ///
1312     /// assert!(five < Rc::new(6));
1313     /// ```
1314     #[inline(always)]
1315     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1316         **self < **other
1317     }
1318
1319     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1320     ///
1321     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1322     ///
1323     /// # Examples
1324     ///
1325     /// ```
1326     /// use std::rc::Rc;
1327     ///
1328     /// let five = Rc::new(5);
1329     ///
1330     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1331     /// ```
1332     #[inline(always)]
1333     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1334         **self <= **other
1335     }
1336
1337     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1338     ///
1339     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1340     ///
1341     /// # Examples
1342     ///
1343     /// ```
1344     /// use std::rc::Rc;
1345     ///
1346     /// let five = Rc::new(5);
1347     ///
1348     /// assert!(five > Rc::new(4));
1349     /// ```
1350     #[inline(always)]
1351     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1352         **self > **other
1353     }
1354
1355     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1356     ///
1357     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1358     ///
1359     /// # Examples
1360     ///
1361     /// ```
1362     /// use std::rc::Rc;
1363     ///
1364     /// let five = Rc::new(5);
1365     ///
1366     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1367     /// ```
1368     #[inline(always)]
1369     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1370         **self >= **other
1371     }
1372 }
1373
1374 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1375 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1376     /// Comparison for two `Rc`s.
1377     ///
1378     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1379     ///
1380     /// # Examples
1381     ///
1382     /// ```
1383     /// use std::rc::Rc;
1384     /// use std::cmp::Ordering;
1385     ///
1386     /// let five = Rc::new(5);
1387     ///
1388     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1389     /// ```
1390     #[inline]
1391     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1392         (**self).cmp(&**other)
1393     }
1394 }
1395
1396 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1397 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1398     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1399         (**self).hash(state);
1400     }
1401 }
1402
1403 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1404 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1405     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1406         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1407     }
1408 }
1409
1410 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1411 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1412     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1413         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1414     }
1415 }
1416
1417 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1418 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1419     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1420         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1421     }
1422 }
1423
1424 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1425 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1426     fn from(t: T) -> Self {
1427         Rc::new(t)
1428     }
1429 }
1430
1431 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1432 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1433     #[inline]
1434     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1435         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1436     }
1437 }
1438
1439 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1440 impl From<&str> for Rc<str> {
1441     #[inline]
1442     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1443         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1444         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1445     }
1446 }
1447
1448 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1449 impl From<String> for Rc<str> {
1450     #[inline]
1451     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1452         Rc::from(&v[..])
1453     }
1454 }
1455
1456 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1457 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1458     #[inline]
1459     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1460         Rc::from_box(v)
1461     }
1462 }
1463
1464 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1465 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1466     #[inline]
1467     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1468         unsafe {
1469             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1470
1471             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1472             v.set_len(0);
1473
1474             rc
1475         }
1476     }
1477 }
1478
1479 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
1480 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Rc<B>
1481 where
1482     B: ToOwned + ?Sized,
1483     Rc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
1484 {
1485     #[inline]
1486     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Rc<B> {
1487         match cow {
1488             Cow::Borrowed(s) => Rc::from(s),
1489             Cow::Owned(s) => Rc::from(s),
1490         }
1491     }
1492 }
1493
1494 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
1495 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]> {
1496     type Error = Rc<[T]>;
1497
1498     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
1499         if boxed_slice.len() == N {
1500             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
1501         } else {
1502             Err(boxed_slice)
1503         }
1504     }
1505 }
1506
1507 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
1508 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
1509     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
1510     ///
1511     /// # Performance characteristics
1512     ///
1513     /// ## The general case
1514     ///
1515     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
1516     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
1517     ///
1518     /// ```rust
1519     /// # use std::rc::Rc;
1520     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
1521     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1522     /// ```
1523     ///
1524     /// this behaves as if we wrote:
1525     ///
1526     /// ```rust
1527     /// # use std::rc::Rc;
1528     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
1529     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
1530     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
1531     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1532     /// ```
1533     ///
1534     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
1535     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
1536     ///
1537     /// ## Iterators of known length
1538     ///
1539     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
1540     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
1541     ///
1542     /// ```rust
1543     /// # use std::rc::Rc;
1544     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
1545     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
1546     /// ```
1547     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
1548         ToRcSlice::to_rc_slice(iter.into_iter())
1549     }
1550 }
1551
1552 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
1553 trait ToRcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
1554     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]>;
1555 }
1556
1557 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
1558     default fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
1559         self.collect::<Vec<T>>().into()
1560     }
1561 }
1562
1563 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
1564     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
1565         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
1566         let (low, high) = self.size_hint();
1567         if let Some(high) = high {
1568             debug_assert_eq!(
1569                 low,
1570                 high,
1571                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
1572                 (low, high)
1573             );
1574
1575             unsafe {
1576                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
1577                 Rc::from_iter_exact(self, low)
1578             }
1579         } else {
1580             // Fall back to normal implementation.
1581             self.collect::<Vec<T>>().into()
1582         }
1583     }
1584 }
1585
1586 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
1587 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
1588 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Rc`]`<T>>`.
1589 ///
1590 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
1591 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
1592 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
1593 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
1594 /// itself (the backing store) from being deallocated.
1595 ///
1596 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
1597 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
1598 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
1599 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
1600 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
1601 /// pointers from children back to their parents.
1602 ///
1603 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
1604 ///
1605 /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1606 /// [`Rc::downgrade`]: struct.Rc.html#method.downgrade
1607 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1608 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
1609 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1610 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1611 pub struct Weak<T: ?Sized> {
1612     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
1613     // but it is not necessarily a valid pointer.
1614     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
1615     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
1616     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
1617     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
1618     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
1619 }
1620
1621 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1622 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
1623 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1624 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
1625
1626 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1627 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
1628
1629 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
1630 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
1631
1632 impl<T> Weak<T> {
1633     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1634     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1635     ///
1636     /// [`upgrade`]: #method.upgrade
1637     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1638     ///
1639     /// # Examples
1640     ///
1641     /// ```
1642     /// use std::rc::Weak;
1643     ///
1644     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1645     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1646     /// ```
1647     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1648     pub fn new() -> Weak<T> {
1649         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut RcBox<T>).expect("MAX is not 0") }
1650     }
1651
1652     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1653     ///
1654     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1655     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1656     ///
1657     /// # Examples
1658     ///
1659     /// ```
1660     /// use std::rc::Rc;
1661     /// use std::ptr;
1662     ///
1663     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1664     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1665     /// // Both point to the same object
1666     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1667     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1668     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1669     ///
1670     /// drop(strong);
1671     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1672     /// // undefined behaviour.
1673     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1674     /// ```
1675     ///
1676     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1677     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
1678     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1679         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1680
1681         // SAFETY: we must offset the pointer manually, and said pointer may be
1682         // a dangling weak (usize::MAX) if T is sized. data_offset is safe to call,
1683         // because we know that a pointer to unsized T was derived from a real
1684         // unsized T, as dangling weaks are only created for sized T. wrapping_offset
1685         // is used so that we can use the same code path for the non-dangling
1686         // unsized case and the potentially dangling sized case.
1687         unsafe {
1688             let offset = data_offset(ptr as *mut T);
1689             set_data_ptr(ptr as *mut T, (ptr as *mut u8).wrapping_offset(offset))
1690         }
1691     }
1692
1693     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1694     ///
1695     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1696     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1697     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1698     ///
1699     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1700     /// [`as_ptr`] apply.
1701     ///
1702     /// # Examples
1703     ///
1704     /// ```
1705     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1706     ///
1707     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1708     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1709     /// let raw = weak.into_raw();
1710     ///
1711     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1712     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1713     ///
1714     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1715     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
1716     /// ```
1717     ///
1718     /// [`from_raw`]: struct.Weak.html#method.from_raw
1719     /// [`as_ptr`]: struct.Weak.html#method.as_ptr
1720     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1721     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1722         let result = self.as_ptr();
1723         mem::forget(self);
1724         result
1725     }
1726
1727     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1728     ///
1729     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1730     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1731     ///
1732     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1733     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1734     ///
1735     /// # Safety
1736     ///
1737     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1738     /// weak reference.
1739     ///
1740     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1741     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1742     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1743     /// call to [`into_raw`].
1744     ///
1745     /// # Examples
1746     ///
1747     /// ```
1748     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1749     ///
1750     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1751     ///
1752     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1753     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1754     ///
1755     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
1756     ///
1757     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1758     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1759     ///
1760     /// drop(strong);
1761     ///
1762     /// // Decrement the last weak count.
1763     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1764     /// ```
1765     ///
1766     /// [`into_raw`]: struct.Weak.html#method.into_raw
1767     /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1768     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1769     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
1770     /// [`new`]: struct.Weak.html#method.new
1771     /// [`forget`]: ../../std/mem/fn.forget.html
1772     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1773     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1774         if ptr.is_null() {
1775             Self::new()
1776         } else {
1777             // See Rc::from_raw for details
1778             unsafe {
1779                 let offset = data_offset(ptr);
1780                 let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
1781                 let ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
1782                 Weak { ptr: NonNull::new(ptr).expect("Invalid pointer passed to from_raw") }
1783             }
1784         }
1785     }
1786 }
1787
1788 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: NonNull<T>) -> bool {
1789     let address = ptr.as_ptr() as *mut () as usize;
1790     address == usize::MAX
1791 }
1792
1793 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1794     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
1795     /// dropping of the inner value if successful.
1796     ///
1797     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1798     ///
1799     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1800     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1801     ///
1802     /// # Examples
1803     ///
1804     /// ```
1805     /// use std::rc::Rc;
1806     ///
1807     /// let five = Rc::new(5);
1808     ///
1809     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
1810     ///
1811     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
1812     /// assert!(strong_five.is_some());
1813     ///
1814     /// // Destroy all strong pointers.
1815     /// drop(strong_five);
1816     /// drop(five);
1817     ///
1818     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1819     /// ```
1820     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1821     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
1822         let inner = self.inner()?;
1823         if inner.strong() == 0 {
1824             None
1825         } else {
1826             inner.inc_strong();
1827             Some(Rc::from_inner(self.ptr))
1828         }
1829     }
1830
1831     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
1832     ///
1833     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1834     ///
1835     /// [`Weak::new`]: #method.new
1836     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1837     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1838         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong() } else { 0 }
1839     }
1840
1841     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
1842     ///
1843     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
1844     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1845     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1846         self.inner()
1847             .map(|inner| {
1848                 if inner.strong() > 0 {
1849                     inner.weak() - 1 // subtract the implicit weak ptr
1850                 } else {
1851                     0
1852                 }
1853             })
1854             .unwrap_or(0)
1855     }
1856
1857     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`
1858     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1859     #[inline]
1860     fn inner(&self) -> Option<&RcBox<T>> {
1861         if is_dangling(self.ptr) { None } else { Some(unsafe { self.ptr.as_ref() }) }
1862     }
1863
1864     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1865     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1866     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1867     ///
1868     /// # Notes
1869     ///
1870     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1871     /// other, even though they don't point to any allocation.
1872     ///
1873     /// # Examples
1874     ///
1875     /// ```
1876     /// use std::rc::Rc;
1877     ///
1878     /// let first_rc = Rc::new(5);
1879     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
1880     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
1881     ///
1882     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1883     ///
1884     /// let third_rc = Rc::new(5);
1885     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1886     ///
1887     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1888     /// ```
1889     ///
1890     /// Comparing `Weak::new`.
1891     ///
1892     /// ```
1893     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1894     ///
1895     /// let first = Weak::new();
1896     /// let second = Weak::new();
1897     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1898     ///
1899     /// let third_rc = Rc::new(());
1900     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1901     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1902     /// ```
1903     ///
1904     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
1905     #[inline]
1906     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1907     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1908         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1909     }
1910 }
1911
1912 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1913 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1914     /// Drops the `Weak` pointer.
1915     ///
1916     /// # Examples
1917     ///
1918     /// ```
1919     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1920     ///
1921     /// struct Foo;
1922     ///
1923     /// impl Drop for Foo {
1924     ///     fn drop(&mut self) {
1925     ///         println!("dropped!");
1926     ///     }
1927     /// }
1928     ///
1929     /// let foo = Rc::new(Foo);
1930     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
1931     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1932     ///
1933     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1934     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1935     ///
1936     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1937     /// ```
1938     fn drop(&mut self) {
1939         if let Some(inner) = self.inner() {
1940             inner.dec_weak();
1941             // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
1942             // the strong pointers have disappeared.
1943             if inner.weak() == 0 {
1944                 unsafe {
1945                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1946                 }
1947             }
1948         }
1949     }
1950 }
1951
1952 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1953 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1954     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1955     ///
1956     /// # Examples
1957     ///
1958     /// ```
1959     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1960     ///
1961     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
1962     ///
1963     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1964     /// ```
1965     #[inline]
1966     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1967         if let Some(inner) = self.inner() {
1968             inner.inc_weak()
1969         }
1970         Weak { ptr: self.ptr }
1971     }
1972 }
1973
1974 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1975 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
1976     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1977         write!(f, "(Weak)")
1978     }
1979 }
1980
1981 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1982 impl<T> Default for Weak<T> {
1983     /// Constructs a new `Weak<T>`, allocating memory for `T` without initializing
1984     /// it. Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1985     ///
1986     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1987     /// [`upgrade`]: ../../std/rc/struct.Weak.html#method.upgrade
1988     ///
1989     /// # Examples
1990     ///
1991     /// ```
1992     /// use std::rc::Weak;
1993     ///
1994     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1995     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1996     /// ```
1997     fn default() -> Weak<T> {
1998         Weak::new()
1999     }
2000 }
2001
2002 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
2003 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
2004 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
2005 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
2006 // what happens -- no real program should ever experience this.
2007 //
2008 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
2009 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
2010
2011 #[doc(hidden)]
2012 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
2013     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
2014
2015     #[inline]
2016     fn strong(&self) -> usize {
2017         self.inner().strong.get()
2018     }
2019
2020     #[inline]
2021     fn inc_strong(&self) {
2022         let strong = self.strong();
2023
2024         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2025         // The reference count will never be zero when this is called;
2026         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2027         // an otherwise missed optimization.
2028         if strong == 0 || strong == usize::MAX {
2029             abort();
2030         }
2031         self.inner().strong.set(strong + 1);
2032     }
2033
2034     #[inline]
2035     fn dec_strong(&self) {
2036         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
2037     }
2038
2039     #[inline]
2040     fn weak(&self) -> usize {
2041         self.inner().weak.get()
2042     }
2043
2044     #[inline]
2045     fn inc_weak(&self) {
2046         let weak = self.weak();
2047
2048         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2049         // The reference count will never be zero when this is called;
2050         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2051         // an otherwise missed optimization.
2052         if weak == 0 || weak == usize::MAX {
2053             abort();
2054         }
2055         self.inner().weak.set(weak + 1);
2056     }
2057
2058     #[inline]
2059     fn dec_weak(&self) {
2060         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
2061     }
2062 }
2063
2064 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
2065     #[inline(always)]
2066     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2067         unsafe { self.ptr.as_ref() }
2068     }
2069 }
2070
2071 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for RcBox<T> {
2072     #[inline(always)]
2073     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2074         self
2075     }
2076 }
2077
2078 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2079 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2080     fn borrow(&self) -> &T {
2081         &**self
2082     }
2083 }
2084
2085 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2086 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2087     fn as_ref(&self) -> &T {
2088         &**self
2089     }
2090 }
2091
2092 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2093 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> {}
2094
2095 /// Get the offset within an `ArcInner` for
2096 /// a payload of type described by a pointer.
2097 ///
2098 /// # Safety
2099 ///
2100 /// This has the same safety requirements as `align_of_val_raw`. In effect:
2101 ///
2102 /// - This function is safe for any argument if `T` is sized, and
2103 /// - if `T` is unsized, the pointer must have appropriate pointer metadata
2104 ///   acquired from the real instance that you are getting this offset for.
2105 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2106     // Align the unsized value to the end of the `RcBox`.
2107     // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
2108     // Note: This is a detail of the current implementation of the compiler,
2109     // and is not a guaranteed language detail. Do not rely on it outside of std.
2110     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2111 }
2112
2113 #[inline]
2114 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2115     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2116     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2117 }