]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/rc.rs
Auto merge of #96078 - udoprog:refcounted-str-to-u8, r=dtolnay
[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 RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value }).into(),
373             )
374         }
375     }
376
377     /// Constructs a new `Rc<T>` using a closure `data_fn` that has access to a
378     /// weak reference to the constructing `Rc<T>`.
379     ///
380     /// Generally, a structure circularly referencing itself, either directly or
381     /// indirectly, should not hold a strong reference to prevent a memory leak.
382     /// In `data_fn`, initialization of `T` can make use of the weak reference
383     /// by cloning and storing it inside `T` for use at a later time.
384     ///
385     /// Since the new `Rc<T>` is not fully-constructed until `Rc<T>::new_cyclic`
386     /// returns, calling [`upgrade`] on the weak reference inside `data_fn` will
387     /// fail and result in a `None` value.
388     ///
389     /// # Panics
390     /// If `data_fn` panics, the panic is propagated to the caller, and the
391     /// temporary [`Weak<T>`] is dropped normally.
392     ///
393     /// # Examples
394     ///
395     /// ```
396     /// # #![allow(dead_code)]
397     /// use std::rc::{Rc, Weak};
398     ///
399     /// struct Gadget {
400     ///     me: Weak<Gadget>,
401     /// }
402     ///
403     /// impl Gadget {
404     ///     /// Construct a reference counted Gadget.
405     ///     fn new() -> Rc<Self> {
406     ///         Rc::new_cyclic(|me| Gadget { me: me.clone() })
407     ///     }
408     ///
409     ///     /// Return a reference counted pointer to Self.
410     ///     fn me(&self) -> Rc<Self> {
411     ///         self.me.upgrade().unwrap()
412     ///     }
413     /// }
414     /// ```
415     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
416     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
417     #[stable(feature = "arc_new_cyclic", since = "1.60.0")]
418     pub fn new_cyclic<F>(data_fn: F) -> Rc<T>
419     where
420         F: FnOnce(&Weak<T>) -> T,
421     {
422         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
423         // weak reference.
424         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box RcBox {
425             strong: Cell::new(0),
426             weak: Cell::new(1),
427             value: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
428         })
429         .into();
430
431         let init_ptr: NonNull<RcBox<T>> = uninit_ptr.cast();
432
433         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
434
435         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
436         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
437         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
438         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
439         // updates to the weak reference count which might not be necessary
440         // otherwise.
441         let data = data_fn(&weak);
442
443         let strong = unsafe {
444             let inner = init_ptr.as_ptr();
445             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).value), data);
446
447             let prev_value = (*inner).strong.get();
448             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
449             (*inner).strong.set(1);
450
451             Rc::from_inner(init_ptr)
452         };
453
454         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
455         // so don't run the destructor for our old weak reference.
456         mem::forget(weak);
457         strong
458     }
459
460     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
461     ///
462     /// # Examples
463     ///
464     /// ```
465     /// #![feature(new_uninit)]
466     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
467     ///
468     /// use std::rc::Rc;
469     ///
470     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
471     ///
472     /// // Deferred initialization:
473     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
474     ///
475     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
476     ///
477     /// assert_eq!(*five, 5)
478     /// ```
479     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
480     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
481     #[must_use]
482     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
483         unsafe {
484             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
485                 Layout::new::<T>(),
486                 |layout| Global.allocate(layout),
487                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
488             ))
489         }
490     }
491
492     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
493     /// being filled with `0` bytes.
494     ///
495     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
496     /// incorrect usage of this method.
497     ///
498     /// # Examples
499     ///
500     /// ```
501     /// #![feature(new_uninit)]
502     ///
503     /// use std::rc::Rc;
504     ///
505     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
506     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
507     ///
508     /// assert_eq!(*zero, 0)
509     /// ```
510     ///
511     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
512     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
513     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
514     #[must_use]
515     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
516         unsafe {
517             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
518                 Layout::new::<T>(),
519                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
520                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
521             ))
522         }
523     }
524
525     /// Constructs a new `Rc<T>`, returning an error if the allocation fails
526     ///
527     /// # Examples
528     ///
529     /// ```
530     /// #![feature(allocator_api)]
531     /// use std::rc::Rc;
532     ///
533     /// let five = Rc::try_new(5);
534     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
535     /// ```
536     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
537     pub fn try_new(value: T) -> Result<Rc<T>, AllocError> {
538         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
539         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
540         // the allocation while the strong destructor is running, even
541         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
542         unsafe {
543             Ok(Self::from_inner(
544                 Box::leak(Box::try_new(RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value })?)
545                     .into(),
546             ))
547         }
548     }
549
550     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, returning an error if the allocation fails
551     ///
552     /// # Examples
553     ///
554     /// ```
555     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
556     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
557     ///
558     /// use std::rc::Rc;
559     ///
560     /// let mut five = Rc::<u32>::try_new_uninit()?;
561     ///
562     /// // Deferred initialization:
563     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
564     ///
565     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
566     ///
567     /// assert_eq!(*five, 5);
568     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
569     /// ```
570     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
571     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
572     pub fn try_new_uninit() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
573         unsafe {
574             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
575                 Layout::new::<T>(),
576                 |layout| Global.allocate(layout),
577                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
578             )?))
579         }
580     }
581
582     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
583     /// being filled with `0` bytes, returning an error if the allocation fails
584     ///
585     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
586     /// incorrect usage of this method.
587     ///
588     /// # Examples
589     ///
590     /// ```
591     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
592     ///
593     /// use std::rc::Rc;
594     ///
595     /// let zero = Rc::<u32>::try_new_zeroed()?;
596     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
597     ///
598     /// assert_eq!(*zero, 0);
599     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
600     /// ```
601     ///
602     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
603     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
604     //#[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
605     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
606         unsafe {
607             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
608                 Layout::new::<T>(),
609                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
610                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
611             )?))
612         }
613     }
614     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
615     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
616     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
617     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
618     #[must_use]
619     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
620         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
621     }
622
623     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
624     ///
625     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Rc` that was
626     /// passed in.
627     ///
628     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
629     ///
630     /// # Examples
631     ///
632     /// ```
633     /// use std::rc::Rc;
634     ///
635     /// let x = Rc::new(3);
636     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
637     ///
638     /// let x = Rc::new(4);
639     /// let _y = Rc::clone(&x);
640     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
641     /// ```
642     #[inline]
643     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
644     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
645         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
646             unsafe {
647                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
648
649                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
650                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
651                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
652                 // fake Weak.
653                 this.inner().dec_strong();
654                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
655                 forget(this);
656                 Ok(val)
657             }
658         } else {
659             Err(this)
660         }
661     }
662 }
663
664 impl<T> Rc<[T]> {
665     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
666     ///
667     /// # Examples
668     ///
669     /// ```
670     /// #![feature(new_uninit)]
671     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
672     ///
673     /// use std::rc::Rc;
674     ///
675     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
676     ///
677     /// // Deferred initialization:
678     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
679     /// data[0].write(1);
680     /// data[1].write(2);
681     /// data[2].write(3);
682     ///
683     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
684     ///
685     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
686     /// ```
687     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
688     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
689     #[must_use]
690     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
691         unsafe { Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len)) }
692     }
693
694     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
695     /// filled with `0` bytes.
696     ///
697     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
698     /// incorrect usage of this method.
699     ///
700     /// # Examples
701     ///
702     /// ```
703     /// #![feature(new_uninit)]
704     ///
705     /// use std::rc::Rc;
706     ///
707     /// let values = Rc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
708     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
709     ///
710     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
711     /// ```
712     ///
713     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
714     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
715     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
716     #[must_use]
717     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
718         unsafe {
719             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
720                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
721                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
722                 |mem| {
723                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
724                         as *mut RcBox<[mem::MaybeUninit<T>]>
725                 },
726             ))
727         }
728     }
729 }
730
731 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
732     /// Converts to `Rc<T>`.
733     ///
734     /// # Safety
735     ///
736     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
737     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
738     /// really is in an initialized state.
739     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
740     /// causes immediate undefined behavior.
741     ///
742     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
743     ///
744     /// # Examples
745     ///
746     /// ```
747     /// #![feature(new_uninit)]
748     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
749     ///
750     /// use std::rc::Rc;
751     ///
752     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
753     ///
754     /// // Deferred initialization:
755     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
756     ///
757     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
758     ///
759     /// assert_eq!(*five, 5)
760     /// ```
761     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
762     #[inline]
763     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
764         unsafe { Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast()) }
765     }
766 }
767
768 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
769     /// Converts to `Rc<[T]>`.
770     ///
771     /// # Safety
772     ///
773     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
774     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
775     /// really is in an initialized state.
776     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
777     /// causes immediate undefined behavior.
778     ///
779     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
780     ///
781     /// # Examples
782     ///
783     /// ```
784     /// #![feature(new_uninit)]
785     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
786     ///
787     /// use std::rc::Rc;
788     ///
789     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
790     ///
791     /// // Deferred initialization:
792     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
793     /// data[0].write(1);
794     /// data[1].write(2);
795     /// data[2].write(3);
796     ///
797     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
798     ///
799     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
800     /// ```
801     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
802     #[inline]
803     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
804         unsafe { Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
805     }
806 }
807
808 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
809     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
810     ///
811     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
812     /// [`Rc::from_raw`].
813     ///
814     /// # Examples
815     ///
816     /// ```
817     /// use std::rc::Rc;
818     ///
819     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
820     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
821     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
822     /// ```
823     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
824     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
825         let ptr = Self::as_ptr(&this);
826         mem::forget(this);
827         ptr
828     }
829
830     /// Provides a raw pointer to the data.
831     ///
832     /// The counts are not affected in any way and the `Rc` is not consumed. The pointer is valid
833     /// for as long there are strong counts in the `Rc`.
834     ///
835     /// # Examples
836     ///
837     /// ```
838     /// use std::rc::Rc;
839     ///
840     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
841     /// let y = Rc::clone(&x);
842     /// let x_ptr = Rc::as_ptr(&x);
843     /// assert_eq!(x_ptr, Rc::as_ptr(&y));
844     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
845     /// ```
846     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
847     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
848         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
849
850         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or Rc::inner because
851         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
852         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
853         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
854     }
855
856     /// Constructs an `Rc<T>` from a raw pointer.
857     ///
858     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
859     /// [`Rc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size
860     /// and alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
861     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
862     /// basically like transmuting references of different types. See
863     /// [`mem::transmute`] for more information on what
864     /// restrictions apply in this case.
865     ///
866     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
867     /// dropped once.
868     ///
869     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
870     /// even if the returned `Rc<T>` is never accessed.
871     ///
872     /// [into_raw]: Rc::into_raw
873     ///
874     /// # Examples
875     ///
876     /// ```
877     /// use std::rc::Rc;
878     ///
879     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
880     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
881     ///
882     /// unsafe {
883     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
884     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
885     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
886     ///
887     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
888     /// }
889     ///
890     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
891     /// ```
892     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
893     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
894         let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
895
896         // Reverse the offset to find the original RcBox.
897         let rc_ptr =
898             unsafe { (ptr as *mut u8).offset(-offset).with_metadata_of(ptr as *mut RcBox<T>) };
899
900         unsafe { Self::from_ptr(rc_ptr) }
901     }
902
903     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
904     ///
905     /// # Examples
906     ///
907     /// ```
908     /// use std::rc::Rc;
909     ///
910     /// let five = Rc::new(5);
911     ///
912     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
913     /// ```
914     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
915                   without modifying the original `Rc`"]
916     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
917     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
918         this.inner().inc_weak();
919         // Make sure we do not create a dangling Weak
920         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
921         Weak { ptr: this.ptr }
922     }
923
924     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
925     ///
926     /// # Examples
927     ///
928     /// ```
929     /// use std::rc::Rc;
930     ///
931     /// let five = Rc::new(5);
932     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
933     ///
934     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
935     /// ```
936     #[inline]
937     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
938     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
939         this.inner().weak() - 1
940     }
941
942     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
943     ///
944     /// # Examples
945     ///
946     /// ```
947     /// use std::rc::Rc;
948     ///
949     /// let five = Rc::new(5);
950     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
951     ///
952     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
953     /// ```
954     #[inline]
955     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
956     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
957         this.inner().strong()
958     }
959
960     /// Increments the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
961     /// provided pointer by one.
962     ///
963     /// # Safety
964     ///
965     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
966     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
967     /// least 1) for the duration of this method.
968     ///
969     /// # Examples
970     ///
971     /// ```
972     /// use std::rc::Rc;
973     ///
974     /// let five = Rc::new(5);
975     ///
976     /// unsafe {
977     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
978     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
979     ///
980     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
981     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
982     /// }
983     /// ```
984     #[inline]
985     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
986     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
987         // Retain Rc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
988         let rc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Rc::<T>::from_raw(ptr)) };
989         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
990         let _rc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = rc.clone();
991     }
992
993     /// Decrements the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
994     /// provided pointer by one.
995     ///
996     /// # Safety
997     ///
998     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
999     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1000     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release
1001     /// the final `Rc` and backing storage, but **should not** be called after
1002     /// the final `Rc` has been released.
1003     ///
1004     /// # Examples
1005     ///
1006     /// ```
1007     /// use std::rc::Rc;
1008     ///
1009     /// let five = Rc::new(5);
1010     ///
1011     /// unsafe {
1012     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
1013     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
1014     ///
1015     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
1016     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
1017     ///     Rc::decrement_strong_count(ptr);
1018     ///     assert_eq!(1, Rc::strong_count(&five));
1019     /// }
1020     /// ```
1021     #[inline]
1022     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
1023     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1024         unsafe { mem::drop(Rc::from_raw(ptr)) };
1025     }
1026
1027     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`] pointers to
1028     /// this allocation.
1029     #[inline]
1030     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
1031         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
1032     }
1033
1034     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
1035     /// no other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1036     ///
1037     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1038     /// mutate a shared value.
1039     ///
1040     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1041     /// the inner value when there are other `Rc` pointers.
1042     ///
1043     /// [make_mut]: Rc::make_mut
1044     /// [clone]: Clone::clone
1045     ///
1046     /// # Examples
1047     ///
1048     /// ```
1049     /// use std::rc::Rc;
1050     ///
1051     /// let mut x = Rc::new(3);
1052     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1053     /// assert_eq!(*x, 4);
1054     ///
1055     /// let _y = Rc::clone(&x);
1056     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1057     /// ```
1058     #[inline]
1059     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1060     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1061         if Rc::is_unique(this) { unsafe { Some(Rc::get_mut_unchecked(this)) } } else { None }
1062     }
1063
1064     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
1065     /// without any check.
1066     ///
1067     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1068     ///
1069     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1070     ///
1071     /// # Safety
1072     ///
1073     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1074     /// for the duration of the returned borrow.
1075     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1076     /// for example immediately after `Rc::new`.
1077     ///
1078     /// # Examples
1079     ///
1080     /// ```
1081     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1082     ///
1083     /// use std::rc::Rc;
1084     ///
1085     /// let mut x = Rc::new(String::new());
1086     /// unsafe {
1087     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1088     /// }
1089     /// assert_eq!(*x, "foo");
1090     /// ```
1091     #[inline]
1092     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1093     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1094         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1095         // this would conflict with accesses to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1096         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).value }
1097     }
1098
1099     #[inline]
1100     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1101     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation
1102     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1103     ///
1104     /// # Examples
1105     ///
1106     /// ```
1107     /// use std::rc::Rc;
1108     ///
1109     /// let five = Rc::new(5);
1110     /// let same_five = Rc::clone(&five);
1111     /// let other_five = Rc::new(5);
1112     ///
1113     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
1114     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
1115     /// ```
1116     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1117         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1118     }
1119 }
1120
1121 impl<T: Clone> Rc<T> {
1122     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
1123     ///
1124     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1125     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1126     /// referred to as clone-on-write.
1127     ///
1128     /// However, if there are no other `Rc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1129     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1130     /// be cloned.
1131     ///
1132     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1133     /// or diassociating [`Weak`] pointers.
1134     ///
1135     /// [`clone`]: Clone::clone
1136     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1137     ///
1138     /// # Examples
1139     ///
1140     /// ```
1141     /// use std::rc::Rc;
1142     ///
1143     /// let mut data = Rc::new(5);
1144     ///
1145     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1146     /// let mut other_data = Rc::clone(&data); // Won't clone inner data
1147     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1148     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1149     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1150     ///
1151     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1152     /// assert_eq!(*data, 8);
1153     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1154     /// ```
1155     ///
1156     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1157     ///
1158     /// ```
1159     /// use std::rc::Rc;
1160     ///
1161     /// let mut data = Rc::new(75);
1162     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
1163     ///
1164     /// assert!(75 == *data);
1165     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1166     ///
1167     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
1168     ///
1169     /// assert!(76 == *data);
1170     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1171     /// ```
1172     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1173     #[inline]
1174     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1175     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1176         if Rc::strong_count(this) != 1 {
1177             // Gotta clone the data, there are other Rcs.
1178             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1179             let mut rc = Self::new_uninit();
1180             unsafe {
1181                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1182                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1183                 *this = rc.assume_init();
1184             }
1185         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
1186             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1187             let mut rc = Self::new_uninit();
1188             unsafe {
1189                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1190                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1191
1192                 this.inner().dec_strong();
1193                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
1194                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
1195                 this.inner().dec_weak();
1196                 ptr::write(this, rc.assume_init());
1197             }
1198         }
1199         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1200         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1201         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1202         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1203         // reference to the allocation.
1204         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
1205     }
1206
1207     /// If we have the only reference to `T` then unwrap it. Otherwise, clone `T` and return the
1208     /// clone.
1209     ///
1210     /// Assuming `rc_t` is of type `Rc<T>`, this function is functionally equivalent to
1211     /// `(*rc_t).clone()`, but will avoid cloning the inner value where possible.
1212     ///
1213     /// # Examples
1214     ///
1215     /// ```
1216     /// #![feature(arc_unwrap_or_clone)]
1217     /// # use std::{ptr, rc::Rc};
1218     /// let inner = String::from("test");
1219     /// let ptr = inner.as_ptr();
1220     ///
1221     /// let rc = Rc::new(inner);
1222     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1223     /// // The inner value was not cloned
1224     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1225     ///
1226     /// let rc = Rc::new(inner);
1227     /// let rc2 = rc.clone();
1228     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1229     /// // Because there were 2 references, we had to clone the inner value.
1230     /// assert!(!ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1231     /// // `rc2` is the last reference, so when we unwrap it we get back
1232     /// // the original `String`.
1233     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc2);
1234     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1235     /// ```
1236     #[inline]
1237     #[unstable(feature = "arc_unwrap_or_clone", issue = "93610")]
1238     pub fn unwrap_or_clone(this: Self) -> T {
1239         Rc::try_unwrap(this).unwrap_or_else(|rc| (*rc).clone())
1240     }
1241 }
1242
1243 impl Rc<dyn Any> {
1244     #[inline]
1245     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1246     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
1247     ///
1248     /// # Examples
1249     ///
1250     /// ```
1251     /// use std::any::Any;
1252     /// use std::rc::Rc;
1253     ///
1254     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
1255     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1256     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1257     ///     }
1258     /// }
1259     ///
1260     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1261     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
1262     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
1263     /// ```
1264     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
1265         if (*self).is::<T>() {
1266             unsafe {
1267                 let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
1268                 forget(self);
1269                 Ok(Rc::from_inner(ptr))
1270             }
1271         } else {
1272             Err(self)
1273         }
1274     }
1275 }
1276
1277 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
1278     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1279     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1280     ///
1281     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1282     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1283     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1284     unsafe fn allocate_for_layout(
1285         value_layout: Layout,
1286         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1287         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1288     ) -> *mut RcBox<T> {
1289         // Calculate layout using the given value layout.
1290         // Previously, layout was calculated on the expression
1291         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
1292         // reference (see #54908).
1293         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1294         unsafe {
1295             Rc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_rcbox)
1296                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1297         }
1298     }
1299
1300     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1301     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1302     /// returning an error if allocation fails.
1303     ///
1304     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1305     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1306     #[inline]
1307     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1308         value_layout: Layout,
1309         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1310         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1311     ) -> Result<*mut RcBox<T>, AllocError> {
1312         // Calculate layout using the given value layout.
1313         // Previously, layout was calculated on the expression
1314         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
1315         // reference (see #54908).
1316         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1317
1318         // Allocate for the layout.
1319         let ptr = allocate(layout)?;
1320
1321         // Initialize the RcBox
1322         let inner = mem_to_rcbox(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1323         unsafe {
1324             debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
1325
1326             ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
1327             ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
1328         }
1329
1330         Ok(inner)
1331     }
1332
1333     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized inner value
1334     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1335     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
1336         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
1337         unsafe {
1338             Self::allocate_for_layout(
1339                 Layout::for_value(&*ptr),
1340                 |layout| Global.allocate(layout),
1341                 |mem| mem.with_metadata_of(ptr as *mut RcBox<T>),
1342             )
1343         }
1344     }
1345
1346     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1347     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1348         unsafe {
1349             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1350             let bptr = box_unique.as_ptr();
1351
1352             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1353             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1354
1355             // Copy value as bytes
1356             ptr::copy_nonoverlapping(
1357                 bptr as *const T as *const u8,
1358                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
1359                 value_size,
1360             );
1361
1362             // Free the allocation without dropping its contents
1363             box_free(box_unique, alloc);
1364
1365             Self::from_ptr(ptr)
1366         }
1367     }
1368 }
1369
1370 impl<T> Rc<[T]> {
1371     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
1372     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1373     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
1374         unsafe {
1375             Self::allocate_for_layout(
1376                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1377                 |layout| Global.allocate(layout),
1378                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>,
1379             )
1380         }
1381     }
1382
1383     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<\[T\]>
1384     ///
1385     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
1386     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1387     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1388         unsafe {
1389             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1390             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T, v.len());
1391             Self::from_ptr(ptr)
1392         }
1393     }
1394
1395     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1396     ///
1397     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1398     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1399     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1400         // Panic guard while cloning T elements.
1401         // In the event of a panic, elements that have been written
1402         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1403         struct Guard<T> {
1404             mem: NonNull<u8>,
1405             elems: *mut T,
1406             layout: Layout,
1407             n_elems: usize,
1408         }
1409
1410         impl<T> Drop for Guard<T> {
1411             fn drop(&mut self) {
1412                 unsafe {
1413                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1414                     ptr::drop_in_place(slice);
1415
1416                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1417                 }
1418             }
1419         }
1420
1421         unsafe {
1422             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1423
1424             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1425             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1426
1427             // Pointer to first element
1428             let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1429
1430             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1431
1432             for (i, item) in iter.enumerate() {
1433                 ptr::write(elems.add(i), item);
1434                 guard.n_elems += 1;
1435             }
1436
1437             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1438             forget(guard);
1439
1440             Self::from_ptr(ptr)
1441         }
1442     }
1443 }
1444
1445 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1446 trait RcFromSlice<T> {
1447     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1448 }
1449
1450 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1451 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1452     #[inline]
1453     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1454         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1455     }
1456 }
1457
1458 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1459 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1460     #[inline]
1461     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1462         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1463     }
1464 }
1465
1466 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1467 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1468     type Target = T;
1469
1470     #[inline(always)]
1471     fn deref(&self) -> &T {
1472         &self.inner().value
1473     }
1474 }
1475
1476 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1477 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1478
1479 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1480 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1481     /// Drops the `Rc`.
1482     ///
1483     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1484     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1485     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1486     ///
1487     /// # Examples
1488     ///
1489     /// ```
1490     /// use std::rc::Rc;
1491     ///
1492     /// struct Foo;
1493     ///
1494     /// impl Drop for Foo {
1495     ///     fn drop(&mut self) {
1496     ///         println!("dropped!");
1497     ///     }
1498     /// }
1499     ///
1500     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1501     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1502     ///
1503     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1504     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1505     /// ```
1506     fn drop(&mut self) {
1507         unsafe {
1508             self.inner().dec_strong();
1509             if self.inner().strong() == 0 {
1510                 // destroy the contained object
1511                 ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self));
1512
1513                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1514                 // destroyed the contents.
1515                 self.inner().dec_weak();
1516
1517                 if self.inner().weak() == 0 {
1518                     Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1519                 }
1520             }
1521         }
1522     }
1523 }
1524
1525 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1526 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1527     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1528     ///
1529     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1530     /// strong reference count.
1531     ///
1532     /// # Examples
1533     ///
1534     /// ```
1535     /// use std::rc::Rc;
1536     ///
1537     /// let five = Rc::new(5);
1538     ///
1539     /// let _ = Rc::clone(&five);
1540     /// ```
1541     #[inline]
1542     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1543         unsafe {
1544             self.inner().inc_strong();
1545             Self::from_inner(self.ptr)
1546         }
1547     }
1548 }
1549
1550 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1551 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1552 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1553     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1554     ///
1555     /// # Examples
1556     ///
1557     /// ```
1558     /// use std::rc::Rc;
1559     ///
1560     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1561     /// assert_eq!(*x, 0);
1562     /// ```
1563     #[inline]
1564     fn default() -> Rc<T> {
1565         Rc::new(Default::default())
1566     }
1567 }
1568
1569 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1570 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1571     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1572     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1573 }
1574
1575 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1576 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1577     #[inline]
1578     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1579         **self == **other
1580     }
1581
1582     #[inline]
1583     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1584         **self != **other
1585     }
1586 }
1587
1588 // Hack to allow specializing on `Eq` even though `Eq` has a method.
1589 #[rustc_unsafe_specialization_marker]
1590 pub(crate) trait MarkerEq: PartialEq<Self> {}
1591
1592 impl<T: Eq> MarkerEq for T {}
1593
1594 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1595 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1596 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1597 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1598 /// the same value, than two `&T`s.
1599 ///
1600 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1601 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1602 impl<T: ?Sized + MarkerEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1603     #[inline]
1604     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1605         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1606     }
1607
1608     #[inline]
1609     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1610         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1611     }
1612 }
1613
1614 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1615 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1616     /// Equality for two `Rc`s.
1617     ///
1618     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1619     /// stored in different allocation.
1620     ///
1621     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1622     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1623     /// always equal.
1624     ///
1625     /// # Examples
1626     ///
1627     /// ```
1628     /// use std::rc::Rc;
1629     ///
1630     /// let five = Rc::new(5);
1631     ///
1632     /// assert!(five == Rc::new(5));
1633     /// ```
1634     #[inline]
1635     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1636         RcEqIdent::eq(self, other)
1637     }
1638
1639     /// Inequality for two `Rc`s.
1640     ///
1641     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1642     ///
1643     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1644     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1645     /// never unequal.
1646     ///
1647     /// # Examples
1648     ///
1649     /// ```
1650     /// use std::rc::Rc;
1651     ///
1652     /// let five = Rc::new(5);
1653     ///
1654     /// assert!(five != Rc::new(6));
1655     /// ```
1656     #[inline]
1657     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1658         RcEqIdent::ne(self, other)
1659     }
1660 }
1661
1662 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1663 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1664
1665 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1666 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1667     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1668     ///
1669     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1670     ///
1671     /// # Examples
1672     ///
1673     /// ```
1674     /// use std::rc::Rc;
1675     /// use std::cmp::Ordering;
1676     ///
1677     /// let five = Rc::new(5);
1678     ///
1679     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1680     /// ```
1681     #[inline(always)]
1682     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1683         (**self).partial_cmp(&**other)
1684     }
1685
1686     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1687     ///
1688     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1689     ///
1690     /// # Examples
1691     ///
1692     /// ```
1693     /// use std::rc::Rc;
1694     ///
1695     /// let five = Rc::new(5);
1696     ///
1697     /// assert!(five < Rc::new(6));
1698     /// ```
1699     #[inline(always)]
1700     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1701         **self < **other
1702     }
1703
1704     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1705     ///
1706     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1707     ///
1708     /// # Examples
1709     ///
1710     /// ```
1711     /// use std::rc::Rc;
1712     ///
1713     /// let five = Rc::new(5);
1714     ///
1715     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1716     /// ```
1717     #[inline(always)]
1718     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1719         **self <= **other
1720     }
1721
1722     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1723     ///
1724     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1725     ///
1726     /// # Examples
1727     ///
1728     /// ```
1729     /// use std::rc::Rc;
1730     ///
1731     /// let five = Rc::new(5);
1732     ///
1733     /// assert!(five > Rc::new(4));
1734     /// ```
1735     #[inline(always)]
1736     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1737         **self > **other
1738     }
1739
1740     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1741     ///
1742     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1743     ///
1744     /// # Examples
1745     ///
1746     /// ```
1747     /// use std::rc::Rc;
1748     ///
1749     /// let five = Rc::new(5);
1750     ///
1751     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1752     /// ```
1753     #[inline(always)]
1754     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1755         **self >= **other
1756     }
1757 }
1758
1759 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1760 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1761     /// Comparison for two `Rc`s.
1762     ///
1763     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1764     ///
1765     /// # Examples
1766     ///
1767     /// ```
1768     /// use std::rc::Rc;
1769     /// use std::cmp::Ordering;
1770     ///
1771     /// let five = Rc::new(5);
1772     ///
1773     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1774     /// ```
1775     #[inline]
1776     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1777         (**self).cmp(&**other)
1778     }
1779 }
1780
1781 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1782 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1783     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1784         (**self).hash(state);
1785     }
1786 }
1787
1788 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1789 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1790     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1791         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1792     }
1793 }
1794
1795 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1796 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1797     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1798         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1799     }
1800 }
1801
1802 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1803 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1804     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1805         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1806     }
1807 }
1808
1809 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1810 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1811 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1812     /// Converts a generic type `T` into an `Rc<T>`
1813     ///
1814     /// The conversion allocates on the heap and moves `t`
1815     /// from the stack into it.
1816     ///
1817     /// # Example
1818     /// ```rust
1819     /// # use std::rc::Rc;
1820     /// let x = 5;
1821     /// let rc = Rc::new(5);
1822     ///
1823     /// assert_eq!(Rc::from(x), rc);
1824     /// ```
1825     fn from(t: T) -> Self {
1826         Rc::new(t)
1827     }
1828 }
1829
1830 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1831 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1832 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1833     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
1834     ///
1835     /// # Example
1836     ///
1837     /// ```
1838     /// # use std::rc::Rc;
1839     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
1840     /// let shared: Rc<[i32]> = Rc::from(original);
1841     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
1842     /// ```
1843     #[inline]
1844     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1845         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1846     }
1847 }
1848
1849 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1850 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1851 impl From<&str> for Rc<str> {
1852     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1853     ///
1854     /// # Example
1855     ///
1856     /// ```
1857     /// # use std::rc::Rc;
1858     /// let shared: Rc<str> = Rc::from("statue");
1859     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1860     /// ```
1861     #[inline]
1862     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1863         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1864         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1865     }
1866 }
1867
1868 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1869 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1870 impl From<String> for Rc<str> {
1871     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1872     ///
1873     /// # Example
1874     ///
1875     /// ```
1876     /// # use std::rc::Rc;
1877     /// let original: String = "statue".to_owned();
1878     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(original);
1879     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1880     /// ```
1881     #[inline]
1882     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1883         Rc::from(&v[..])
1884     }
1885 }
1886
1887 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1888 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1889 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1890     /// Move a boxed object to a new, reference counted, allocation.
1891     ///
1892     /// # Example
1893     ///
1894     /// ```
1895     /// # use std::rc::Rc;
1896     /// let original: Box<i32> = Box::new(1);
1897     /// let shared: Rc<i32> = Rc::from(original);
1898     /// assert_eq!(1, *shared);
1899     /// ```
1900     #[inline]
1901     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1902         Rc::from_box(v)
1903     }
1904 }
1905
1906 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1907 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1908 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1909     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
1910     ///
1911     /// # Example
1912     ///
1913     /// ```
1914     /// # use std::rc::Rc;
1915     /// let original: Box<Vec<i32>> = Box::new(vec![1, 2, 3]);
1916     /// let shared: Rc<Vec<i32>> = Rc::from(original);
1917     /// assert_eq!(vec![1, 2, 3], *shared);
1918     /// ```
1919     #[inline]
1920     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1921         unsafe {
1922             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1923
1924             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1925             v.set_len(0);
1926
1927             rc
1928         }
1929     }
1930 }
1931
1932 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
1933 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Rc<B>
1934 where
1935     B: ToOwned + ?Sized,
1936     Rc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
1937 {
1938     /// Create a reference-counted pointer from
1939     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
1940     ///
1941     /// # Example
1942     ///
1943     /// ```rust
1944     /// # use std::rc::Rc;
1945     /// # use std::borrow::Cow;
1946     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
1947     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(cow);
1948     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
1949     /// ```
1950     #[inline]
1951     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Rc<B> {
1952         match cow {
1953             Cow::Borrowed(s) => Rc::from(s),
1954             Cow::Owned(s) => Rc::from(s),
1955         }
1956     }
1957 }
1958
1959 #[stable(feature = "shared_from_str", since = "1.62.0")]
1960 impl From<Rc<str>> for Rc<[u8]> {
1961     /// Converts a reference-counted string slice into a byte slice.
1962     ///
1963     /// # Example
1964     ///
1965     /// ```
1966     /// # use std::rc::Rc;
1967     /// let string: Rc<str> = Rc::from("eggplant");
1968     /// let bytes: Rc<[u8]> = Rc::from(string);
1969     /// assert_eq!("eggplant".as_bytes(), bytes.as_ref());
1970     /// ```
1971     #[inline]
1972     fn from(rc: Rc<str>) -> Self {
1973         // SAFETY: `str` has the same layout as `[u8]`.
1974         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const [u8]) }
1975     }
1976 }
1977
1978 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
1979 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]> {
1980     type Error = Rc<[T]>;
1981
1982     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
1983         if boxed_slice.len() == N {
1984             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
1985         } else {
1986             Err(boxed_slice)
1987         }
1988     }
1989 }
1990
1991 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1992 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
1993 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
1994     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
1995     ///
1996     /// # Performance characteristics
1997     ///
1998     /// ## The general case
1999     ///
2000     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
2001     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2002     ///
2003     /// ```rust
2004     /// # use std::rc::Rc;
2005     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2006     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2007     /// ```
2008     ///
2009     /// this behaves as if we wrote:
2010     ///
2011     /// ```rust
2012     /// # use std::rc::Rc;
2013     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2014     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2015     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
2016     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2017     /// ```
2018     ///
2019     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2020     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
2021     ///
2022     /// ## Iterators of known length
2023     ///
2024     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2025     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
2026     ///
2027     /// ```rust
2028     /// # use std::rc::Rc;
2029     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2030     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2031     /// ```
2032     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2033         ToRcSlice::to_rc_slice(iter.into_iter())
2034     }
2035 }
2036
2037 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
2038 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2039 trait ToRcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2040     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]>;
2041 }
2042
2043 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2044 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2045     default fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2046         self.collect::<Vec<T>>().into()
2047     }
2048 }
2049
2050 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2051 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2052     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2053         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2054         let (low, high) = self.size_hint();
2055         if let Some(high) = high {
2056             debug_assert_eq!(
2057                 low,
2058                 high,
2059                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2060                 (low, high)
2061             );
2062
2063             unsafe {
2064                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2065                 Rc::from_iter_exact(self, low)
2066             }
2067         } else {
2068             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2069             // length exceeding `usize::MAX`.
2070             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2071             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2072             panic!("capacity overflow");
2073         }
2074     }
2075 }
2076
2077 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
2078 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
2079 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Rc]\<T>></code>.
2080 ///
2081 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
2082 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
2083 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
2084 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
2085 /// itself (the backing store) from being deallocated.
2086 ///
2087 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
2088 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
2089 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
2090 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
2091 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
2092 /// pointers from children back to their parents.
2093 ///
2094 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
2095 ///
2096 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2097 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2098 pub struct Weak<T: ?Sized> {
2099     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
2100     // but it is not necessarily a valid pointer.
2101     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
2102     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
2103     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
2104     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
2105     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
2106 }
2107
2108 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2109 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
2110 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2111 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
2112
2113 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
2114 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
2115
2116 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
2117 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
2118
2119 impl<T> Weak<T> {
2120     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2121     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2122     ///
2123     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2124     ///
2125     /// # Examples
2126     ///
2127     /// ```
2128     /// use std::rc::Weak;
2129     ///
2130     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
2131     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2132     /// ```
2133     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2134     #[rustc_const_unstable(feature = "const_weak_new", issue = "95091", reason = "recently added")]
2135     #[must_use]
2136     pub const fn new() -> Weak<T> {
2137         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr::invalid_mut::<RcBox<T>>(usize::MAX)) } }
2138     }
2139 }
2140
2141 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: *mut T) -> bool {
2142     (ptr as *mut ()).addr() == usize::MAX
2143 }
2144
2145 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
2146 /// making any assertions about the data field.
2147 struct WeakInner<'a> {
2148     weak: &'a Cell<usize>,
2149     strong: &'a Cell<usize>,
2150 }
2151
2152 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
2153     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
2154     ///
2155     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
2156     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
2157     ///
2158     /// # Examples
2159     ///
2160     /// ```
2161     /// use std::rc::Rc;
2162     /// use std::ptr;
2163     ///
2164     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2165     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2166     /// // Both point to the same object
2167     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
2168     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
2169     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2170     ///
2171     /// drop(strong);
2172     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
2173     /// // undefined behaviour.
2174     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2175     /// ```
2176     ///
2177     /// [`null`]: ptr::null
2178     #[must_use]
2179     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
2180     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
2181         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
2182
2183         if is_dangling(ptr) {
2184             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
2185             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as RcBox (usize).
2186             ptr as *const T
2187         } else {
2188             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferenceable.
2189             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
2190             // so use raw pointer manipulation.
2191             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
2192         }
2193     }
2194
2195     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
2196     ///
2197     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
2198     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
2199     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
2200     ///
2201     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
2202     /// [`as_ptr`] apply.
2203     ///
2204     /// # Examples
2205     ///
2206     /// ```
2207     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2208     ///
2209     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2210     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2211     /// let raw = weak.into_raw();
2212     ///
2213     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2214     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
2215     ///
2216     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
2217     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
2218     /// ```
2219     ///
2220     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
2221     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
2222     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
2223     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2224     pub fn into_raw(self) -> *const T {
2225         let result = self.as_ptr();
2226         mem::forget(self);
2227         result
2228     }
2229
2230     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
2231     ///
2232     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
2233     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
2234     ///
2235     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
2236     /// as these don't own anything; the method still works on them).
2237     ///
2238     /// # Safety
2239     ///
2240     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
2241     /// weak reference.
2242     ///
2243     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
2244     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
2245     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
2246     /// call to [`into_raw`].
2247     ///
2248     /// # Examples
2249     ///
2250     /// ```
2251     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2252     ///
2253     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2254     ///
2255     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2256     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2257     ///
2258     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
2259     ///
2260     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
2261     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2262     ///
2263     /// drop(strong);
2264     ///
2265     /// // Decrement the last weak count.
2266     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
2267     /// ```
2268     ///
2269     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
2270     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2271     /// [`new`]: Weak::new
2272     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2273     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
2274         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
2275
2276         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
2277             // This is a dangling Weak.
2278             ptr as *mut RcBox<T>
2279         } else {
2280             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
2281             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
2282             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
2283             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
2284             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
2285             unsafe { (ptr as *mut u8).offset(-offset).with_metadata_of(ptr as *mut RcBox<T>) }
2286         };
2287
2288         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
2289         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
2290     }
2291
2292     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
2293     /// dropping of the inner value if successful.
2294     ///
2295     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
2296     ///
2297     /// # Examples
2298     ///
2299     /// ```
2300     /// use std::rc::Rc;
2301     ///
2302     /// let five = Rc::new(5);
2303     ///
2304     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
2305     ///
2306     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
2307     /// assert!(strong_five.is_some());
2308     ///
2309     /// // Destroy all strong pointers.
2310     /// drop(strong_five);
2311     /// drop(five);
2312     ///
2313     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
2314     /// ```
2315     #[must_use = "this returns a new `Rc`, \
2316                   without modifying the original weak pointer"]
2317     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2318     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
2319         let inner = self.inner()?;
2320
2321         if inner.strong() == 0 {
2322             None
2323         } else {
2324             unsafe {
2325                 inner.inc_strong();
2326                 Some(Rc::from_inner(self.ptr))
2327             }
2328         }
2329     }
2330
2331     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
2332     ///
2333     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
2334     #[must_use]
2335     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2336     pub fn strong_count(&self) -> usize {
2337         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong() } else { 0 }
2338     }
2339
2340     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
2341     ///
2342     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
2343     #[must_use]
2344     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2345     pub fn weak_count(&self) -> usize {
2346         self.inner()
2347             .map(|inner| {
2348                 if inner.strong() > 0 {
2349                     inner.weak() - 1 // subtract the implicit weak ptr
2350                 } else {
2351                     0
2352                 }
2353             })
2354             .unwrap_or(0)
2355     }
2356
2357     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`,
2358     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
2359     #[inline]
2360     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
2361         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
2362             None
2363         } else {
2364             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
2365             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Rc`
2366             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
2367             Some(unsafe {
2368                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
2369                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
2370             })
2371         }
2372     }
2373
2374     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
2375     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
2376     /// (because they were created with `Weak::new()`).
2377     ///
2378     /// # Notes
2379     ///
2380     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
2381     /// other, even though they don't point to any allocation.
2382     ///
2383     /// # Examples
2384     ///
2385     /// ```
2386     /// use std::rc::Rc;
2387     ///
2388     /// let first_rc = Rc::new(5);
2389     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
2390     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
2391     ///
2392     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2393     ///
2394     /// let third_rc = Rc::new(5);
2395     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2396     ///
2397     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2398     /// ```
2399     ///
2400     /// Comparing `Weak::new`.
2401     ///
2402     /// ```
2403     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2404     ///
2405     /// let first = Weak::new();
2406     /// let second = Weak::new();
2407     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2408     ///
2409     /// let third_rc = Rc::new(());
2410     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2411     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2412     /// ```
2413     #[inline]
2414     #[must_use]
2415     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2416     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2417         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2418     }
2419 }
2420
2421 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2422 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2423     /// Drops the `Weak` pointer.
2424     ///
2425     /// # Examples
2426     ///
2427     /// ```
2428     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2429     ///
2430     /// struct Foo;
2431     ///
2432     /// impl Drop for Foo {
2433     ///     fn drop(&mut self) {
2434     ///         println!("dropped!");
2435     ///     }
2436     /// }
2437     ///
2438     /// let foo = Rc::new(Foo);
2439     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
2440     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2441     ///
2442     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2443     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2444     ///
2445     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2446     /// ```
2447     fn drop(&mut self) {
2448         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2449
2450         inner.dec_weak();
2451         // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
2452         // the strong pointers have disappeared.
2453         if inner.weak() == 0 {
2454             unsafe {
2455                 Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr()));
2456             }
2457         }
2458     }
2459 }
2460
2461 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2462 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2463     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2464     ///
2465     /// # Examples
2466     ///
2467     /// ```
2468     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2469     ///
2470     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
2471     ///
2472     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2473     /// ```
2474     #[inline]
2475     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2476         if let Some(inner) = self.inner() {
2477             inner.inc_weak()
2478         }
2479         Weak { ptr: self.ptr }
2480     }
2481 }
2482
2483 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2484 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
2485     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2486         write!(f, "(Weak)")
2487     }
2488 }
2489
2490 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2491 impl<T> Default for Weak<T> {
2492     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2493     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2494     ///
2495     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2496     ///
2497     /// # Examples
2498     ///
2499     /// ```
2500     /// use std::rc::Weak;
2501     ///
2502     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2503     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2504     /// ```
2505     fn default() -> Weak<T> {
2506         Weak::new()
2507     }
2508 }
2509
2510 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
2511 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
2512 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
2513 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
2514 // what happens -- no real program should ever experience this.
2515 //
2516 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
2517 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
2518
2519 #[doc(hidden)]
2520 trait RcInnerPtr {
2521     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2522     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2523
2524     #[inline]
2525     fn strong(&self) -> usize {
2526         self.strong_ref().get()
2527     }
2528
2529     #[inline]
2530     fn inc_strong(&self) {
2531         let strong = self.strong();
2532
2533         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2534         // missed optimization.
2535         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2536         // called.
2537         unsafe {
2538             core::intrinsics::assume(strong != 0);
2539         }
2540
2541         let strong = strong.wrapping_add(1);
2542         self.strong_ref().set(strong);
2543
2544         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2545         // Checking for overflow after the store instead of before
2546         // allows for slightly better code generation.
2547         if core::intrinsics::unlikely(strong == 0) {
2548             abort();
2549         }
2550     }
2551
2552     #[inline]
2553     fn dec_strong(&self) {
2554         self.strong_ref().set(self.strong() - 1);
2555     }
2556
2557     #[inline]
2558     fn weak(&self) -> usize {
2559         self.weak_ref().get()
2560     }
2561
2562     #[inline]
2563     fn inc_weak(&self) {
2564         let weak = self.weak();
2565
2566         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2567         // missed optimization.
2568         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2569         // called.
2570         unsafe {
2571             core::intrinsics::assume(weak != 0);
2572         }
2573
2574         let weak = weak.wrapping_add(1);
2575         self.weak_ref().set(weak);
2576
2577         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2578         // Checking for overflow after the store instead of before
2579         // allows for slightly better code generation.
2580         if core::intrinsics::unlikely(weak == 0) {
2581             abort();
2582         }
2583     }
2584
2585     #[inline]
2586     fn dec_weak(&self) {
2587         self.weak_ref().set(self.weak() - 1);
2588     }
2589 }
2590
2591 impl<T: ?Sized> RcInnerPtr for RcBox<T> {
2592     #[inline(always)]
2593     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2594         &self.weak
2595     }
2596
2597     #[inline(always)]
2598     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2599         &self.strong
2600     }
2601 }
2602
2603 impl<'a> RcInnerPtr for WeakInner<'a> {
2604     #[inline(always)]
2605     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2606         self.weak
2607     }
2608
2609     #[inline(always)]
2610     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2611         self.strong
2612     }
2613 }
2614
2615 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2616 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2617     fn borrow(&self) -> &T {
2618         &**self
2619     }
2620 }
2621
2622 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2623 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2624     fn as_ref(&self) -> &T {
2625         &**self
2626     }
2627 }
2628
2629 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2630 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> {}
2631
2632 /// Get the offset within an `RcBox` for the payload behind a pointer.
2633 ///
2634 /// # Safety
2635 ///
2636 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2637 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2638 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2639     // Align the unsized value to the end of the RcBox.
2640     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2641     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2642     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2643     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2644     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2645     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2646 }
2647
2648 #[inline]
2649 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2650     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2651     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2652 }