]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/rc.rs
Rollup merge of #96609 - ibraheemdev:arc-downcast-unchecked, r=m-ou-se
[rust.git] / library / alloc / src / rc.rs
1 //! Single-threaded reference-counting pointers. 'Rc' stands for 'Reference
2 //! Counted'.
3 //!
4 //! The type [`Rc<T>`][`Rc`] provides shared ownership of a value of type `T`,
5 //! allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on [`Rc`] produces a new
6 //! pointer to the same allocation in the heap. When the last [`Rc`] pointer to a
7 //! given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
8 //! referred to as "inner value") is also dropped.
9 //!
10 //! Shared references in Rust disallow mutation by default, and [`Rc`]
11 //! is no exception: you cannot generally obtain a mutable reference to
12 //! something inside an [`Rc`]. If you need mutability, put a [`Cell`]
13 //! or [`RefCell`] inside the [`Rc`]; see [an example of mutability
14 //! inside an `Rc`][mutability].
15 //!
16 //! [`Rc`] uses non-atomic reference counting. This means that overhead is very
17 //! low, but an [`Rc`] cannot be sent between threads, and consequently [`Rc`]
18 //! does not implement [`Send`][send]. As a result, the Rust compiler
19 //! will check *at compile time* that you are not sending [`Rc`]s between
20 //! threads. If you need multi-threaded, atomic reference counting, use
21 //! [`sync::Arc`][arc].
22 //!
23 //! The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
24 //! [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
25 //! to an [`Rc`], but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
26 //! already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
27 //! inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
28 //! (the backing store for the inner value) alive.
29 //!
30 //! A cycle between [`Rc`] pointers will never be deallocated. For this reason,
31 //! [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have strong
32 //! [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and [`Weak`] pointers from
33 //! children back to their parents.
34 //!
35 //! `Rc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`] trait),
36 //! so you can call `T`'s methods on a value of type [`Rc<T>`][`Rc`]. To avoid name
37 //! clashes with `T`'s methods, the methods of [`Rc<T>`][`Rc`] itself are associated
38 //! functions, called using [fully qualified syntax]:
39 //!
40 //! ```
41 //! use std::rc::Rc;
42 //!
43 //! let my_rc = Rc::new(());
44 //! let my_weak = Rc::downgrade(&my_rc);
45 //! ```
46 //!
47 //! `Rc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
48 //! fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
49 //! while others prefer using method-call syntax.
50 //!
51 //! ```
52 //! use std::rc::Rc;
53 //!
54 //! let rc = Rc::new(());
55 //! // Method-call syntax
56 //! let rc2 = rc.clone();
57 //! // Fully qualified syntax
58 //! let rc3 = Rc::clone(&rc);
59 //! ```
60 //!
61 //! [`Weak<T>`][`Weak`] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
62 //! already been dropped.
63 //!
64 //! # Cloning references
65 //!
66 //! Creating a new reference to the same allocation as an existing reference counted pointer
67 //! is done using the `Clone` trait implemented for [`Rc<T>`][`Rc`] and [`Weak<T>`][`Weak`].
68 //!
69 //! ```
70 //! use std::rc::Rc;
71 //!
72 //! let foo = Rc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
73 //! // The two syntaxes below are equivalent.
74 //! let a = foo.clone();
75 //! let b = Rc::clone(&foo);
76 //! // a and b both point to the same memory location as foo.
77 //! ```
78 //!
79 //! The `Rc::clone(&from)` syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
80 //! the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
81 //! this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
82 //!
83 //! # Examples
84 //!
85 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
86 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
87 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
88 //! `Owner`. [`Rc`] allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
89 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
90 //!
91 //! ```
92 //! use std::rc::Rc;
93 //!
94 //! struct Owner {
95 //!     name: String,
96 //!     // ...other fields
97 //! }
98 //!
99 //! struct Gadget {
100 //!     id: i32,
101 //!     owner: Rc<Owner>,
102 //!     // ...other fields
103 //! }
104 //!
105 //! fn main() {
106 //!     // Create a reference-counted `Owner`.
107 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
108 //!         Owner {
109 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
110 //!         }
111 //!     );
112 //!
113 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`. Cloning the `Rc<Owner>`
114 //!     // gives us a new pointer to the same `Owner` allocation, incrementing
115 //!     // the reference count in the process.
116 //!     let gadget1 = Gadget {
117 //!         id: 1,
118 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
119 //!     };
120 //!     let gadget2 = Gadget {
121 //!         id: 2,
122 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
123 //!     };
124 //!
125 //!     // Dispose of our local variable `gadget_owner`.
126 //!     drop(gadget_owner);
127 //!
128 //!     // Despite dropping `gadget_owner`, we're still able to print out the name
129 //!     // of the `Owner` of the `Gadget`s. This is because we've only dropped a
130 //!     // single `Rc<Owner>`, not the `Owner` it points to. As long as there are
131 //!     // other `Rc<Owner>` pointing at the same `Owner` allocation, it will remain
132 //!     // live. The field projection `gadget1.owner.name` works because
133 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
134 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
135 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
136 //!
137 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
138 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
139 //!     // gets destroyed as well.
140 //! }
141 //! ```
142 //!
143 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
144 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
145 //! to `Gadget` introduces a cycle. This means that their
146 //! reference counts can never reach 0, and the allocation will never be destroyed:
147 //! a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
148 //! pointers.
149 //!
150 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
151 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
152 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
153 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
154 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
155 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
156 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
157 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
158 //!
159 //! ```
160 //! use std::rc::Rc;
161 //! use std::rc::Weak;
162 //! use std::cell::RefCell;
163 //!
164 //! struct Owner {
165 //!     name: String,
166 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
167 //!     // ...other fields
168 //! }
169 //!
170 //! struct Gadget {
171 //!     id: i32,
172 //!     owner: Rc<Owner>,
173 //!     // ...other fields
174 //! }
175 //!
176 //! fn main() {
177 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
178 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
179 //!     // a shared reference.
180 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
181 //!         Owner {
182 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
183 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
184 //!         }
185 //!     );
186 //!
187 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
188 //!     let gadget1 = Rc::new(
189 //!         Gadget {
190 //!             id: 1,
191 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
192 //!         }
193 //!     );
194 //!     let gadget2 = Rc::new(
195 //!         Gadget {
196 //!             id: 2,
197 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
198 //!         }
199 //!     );
200 //!
201 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
202 //!     {
203 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
204 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
205 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
206 //!
207 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
208 //!     }
209 //!
210 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
211 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
212 //!
213 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
214 //!         // guarantee the allocation still exists, we need to call
215 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
216 //!         //
217 //!         // In this case we know the allocation still exists, so we simply
218 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
219 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
220 //!
221 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
222 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
223 //!     }
224 //!
225 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
226 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
227 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
228 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
229 //! }
230 //! ```
231 //!
232 //! [clone]: Clone::clone
233 //! [`Cell`]: core::cell::Cell
234 //! [`RefCell`]: core::cell::RefCell
235 //! [send]: core::marker::Send
236 //! [arc]: crate::sync::Arc
237 //! [`Deref`]: core::ops::Deref
238 //! [downgrade]: Rc::downgrade
239 //! [upgrade]: Weak::upgrade
240 //! [mutability]: core::cell#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
241 //! [fully qualified syntax]: https://doc.rust-lang.org/book/ch19-03-advanced-traits.html#fully-qualified-syntax-for-disambiguation-calling-methods-with-the-same-name
242
243 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
244
245 #[cfg(not(test))]
246 use crate::boxed::Box;
247 #[cfg(test)]
248 use std::boxed::Box;
249
250 use core::any::Any;
251 use core::borrow;
252 use core::cell::Cell;
253 use core::cmp::Ordering;
254 use core::convert::{From, TryFrom};
255 use core::fmt;
256 use core::hash::{Hash, Hasher};
257 use core::intrinsics::abort;
258 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
259 use core::iter;
260 use core::marker::{self, PhantomData, Unpin, Unsize};
261 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
262 use core::mem::size_of_val;
263 use core::mem::{self, align_of_val_raw, forget};
264 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
265 use core::panic::{RefUnwindSafe, UnwindSafe};
266 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
267 use core::pin::Pin;
268 use core::ptr::{self, NonNull};
269 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
270 use core::slice::from_raw_parts_mut;
271
272 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
273 use crate::alloc::handle_alloc_error;
274 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
275 use crate::alloc::{box_free, WriteCloneIntoRaw};
276 use crate::alloc::{AllocError, Allocator, Global, Layout};
277 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
278 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
279 use crate::string::String;
280 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
281 use crate::vec::Vec;
282
283 #[cfg(test)]
284 mod tests;
285
286 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
287 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
288 // inner types.
289 #[repr(C)]
290 struct RcBox<T: ?Sized> {
291     strong: Cell<usize>,
292     weak: Cell<usize>,
293     value: T,
294 }
295
296 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
297 /// Counted'.
298 ///
299 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
300 ///
301 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
302 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
303 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner type `T`.
304 ///
305 /// [get_mut]: Rc::get_mut
306 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Rc")]
307 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
308 #[rustc_insignificant_dtor]
309 pub struct Rc<T: ?Sized> {
310     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
311     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
312 }
313
314 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
315 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
316
317 // Note that this negative impl isn't strictly necessary for correctness,
318 // as `Rc` transitively contains a `Cell`, which is itself `!Sync`.
319 // However, given how important `Rc`'s `!Sync`-ness is,
320 // having an explicit negative impl is nice for documentation purposes
321 // and results in nicer error messages.
322 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
323 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
324
325 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
326 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Rc<T> {}
327 #[stable(feature = "rc_ref_unwind_safe", since = "1.58.0")]
328 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> RefUnwindSafe for Rc<T> {}
329
330 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
331 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
332
333 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
334 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
335
336 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
337     #[inline(always)]
338     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
339         // This unsafety is ok because while this Rc is alive we're guaranteed
340         // that the inner pointer is valid.
341         unsafe { self.ptr.as_ref() }
342     }
343
344     unsafe fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
345         Self { ptr, phantom: PhantomData }
346     }
347
348     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
349         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
350     }
351 }
352
353 impl<T> Rc<T> {
354     /// Constructs a new `Rc<T>`.
355     ///
356     /// # Examples
357     ///
358     /// ```
359     /// use std::rc::Rc;
360     ///
361     /// let five = Rc::new(5);
362     /// ```
363     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
364     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
365     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
366         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
367         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
368         // the allocation while the strong destructor is running, even
369         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
370         unsafe {
371             Self::from_inner(
372                 Box::leak(Box::new(RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value }))
373                     .into(),
374             )
375         }
376     }
377
378     /// Constructs a new `Rc<T>` while giving you a `Weak<T>` to the allocation,
379     /// to allow you to construct a `T` which holds a weak pointer to itself.
380     ///
381     /// Generally, a structure circularly referencing itself, either directly or
382     /// indirectly, should not hold a strong reference to itself to prevent a memory leak.
383     /// Using this function, you get access to the weak pointer during the
384     /// initialization of `T`, before the `Rc<T>` is created, such that you can
385     /// clone and store it inside the `T`.
386     ///
387     /// `new_cyclic` first allocates the managed allocation for the `Rc<T>`,
388     /// then calls your closure, giving it a `Weak<T>` to this allocation,
389     /// and only afterwards completes the construction of the `Rc<T>` by placing
390     /// the `T` returned from your closure into the allocation.
391     ///
392     /// Since the new `Rc<T>` is not fully-constructed until `Rc<T>::new_cyclic`
393     /// returns, calling [`upgrade`] on the weak reference inside your closure will
394     /// fail and result in a `None` value.
395     ///
396     /// # Panics
397     ///
398     /// If `data_fn` panics, the panic is propagated to the caller, and the
399     /// temporary [`Weak<T>`] is dropped normally.
400     ///
401     /// # Examples
402     ///
403     /// ```
404     /// # #![allow(dead_code)]
405     /// use std::rc::{Rc, Weak};
406     ///
407     /// struct Gadget {
408     ///     me: Weak<Gadget>,
409     /// }
410     ///
411     /// impl Gadget {
412     ///     /// Construct a reference counted Gadget.
413     ///     fn new() -> Rc<Self> {
414     ///         // `me` is a `Weak<Gadget>` pointing at the new allocation of the
415     ///         // `Rc` we're constructing.
416     ///         Rc::new_cyclic(|me| {
417     ///             // Create the actual struct here.
418     ///             Gadget { me: me.clone() }
419     ///         })
420     ///     }
421     ///
422     ///     /// Return a reference counted pointer to Self.
423     ///     fn me(&self) -> Rc<Self> {
424     ///         self.me.upgrade().unwrap()
425     ///     }
426     /// }
427     /// ```
428     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
429     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
430     #[stable(feature = "arc_new_cyclic", since = "1.60.0")]
431     pub fn new_cyclic<F>(data_fn: F) -> Rc<T>
432     where
433         F: FnOnce(&Weak<T>) -> T,
434     {
435         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
436         // weak reference.
437         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(Box::new(RcBox {
438             strong: Cell::new(0),
439             weak: Cell::new(1),
440             value: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
441         }))
442         .into();
443
444         let init_ptr: NonNull<RcBox<T>> = uninit_ptr.cast();
445
446         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
447
448         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
449         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
450         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
451         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
452         // updates to the weak reference count which might not be necessary
453         // otherwise.
454         let data = data_fn(&weak);
455
456         let strong = unsafe {
457             let inner = init_ptr.as_ptr();
458             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).value), data);
459
460             let prev_value = (*inner).strong.get();
461             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
462             (*inner).strong.set(1);
463
464             Rc::from_inner(init_ptr)
465         };
466
467         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
468         // so don't run the destructor for our old weak reference.
469         mem::forget(weak);
470         strong
471     }
472
473     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
474     ///
475     /// # Examples
476     ///
477     /// ```
478     /// #![feature(new_uninit)]
479     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
480     ///
481     /// use std::rc::Rc;
482     ///
483     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
484     ///
485     /// // Deferred initialization:
486     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
487     ///
488     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
489     ///
490     /// assert_eq!(*five, 5)
491     /// ```
492     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
493     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
494     #[must_use]
495     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
496         unsafe {
497             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
498                 Layout::new::<T>(),
499                 |layout| Global.allocate(layout),
500                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
501             ))
502         }
503     }
504
505     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
506     /// being filled with `0` bytes.
507     ///
508     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
509     /// incorrect usage of this method.
510     ///
511     /// # Examples
512     ///
513     /// ```
514     /// #![feature(new_uninit)]
515     ///
516     /// use std::rc::Rc;
517     ///
518     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
519     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
520     ///
521     /// assert_eq!(*zero, 0)
522     /// ```
523     ///
524     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
525     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
526     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
527     #[must_use]
528     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
529         unsafe {
530             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
531                 Layout::new::<T>(),
532                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
533                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
534             ))
535         }
536     }
537
538     /// Constructs a new `Rc<T>`, returning an error if the allocation fails
539     ///
540     /// # Examples
541     ///
542     /// ```
543     /// #![feature(allocator_api)]
544     /// use std::rc::Rc;
545     ///
546     /// let five = Rc::try_new(5);
547     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
548     /// ```
549     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
550     pub fn try_new(value: T) -> Result<Rc<T>, AllocError> {
551         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
552         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
553         // the allocation while the strong destructor is running, even
554         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
555         unsafe {
556             Ok(Self::from_inner(
557                 Box::leak(Box::try_new(RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value })?)
558                     .into(),
559             ))
560         }
561     }
562
563     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, returning an error if the allocation fails
564     ///
565     /// # Examples
566     ///
567     /// ```
568     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
569     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
570     ///
571     /// use std::rc::Rc;
572     ///
573     /// let mut five = Rc::<u32>::try_new_uninit()?;
574     ///
575     /// // Deferred initialization:
576     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
577     ///
578     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
579     ///
580     /// assert_eq!(*five, 5);
581     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
582     /// ```
583     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
584     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
585     pub fn try_new_uninit() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
586         unsafe {
587             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
588                 Layout::new::<T>(),
589                 |layout| Global.allocate(layout),
590                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
591             )?))
592         }
593     }
594
595     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
596     /// being filled with `0` bytes, returning an error if the allocation fails
597     ///
598     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
599     /// incorrect usage of this method.
600     ///
601     /// # Examples
602     ///
603     /// ```
604     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
605     ///
606     /// use std::rc::Rc;
607     ///
608     /// let zero = Rc::<u32>::try_new_zeroed()?;
609     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
610     ///
611     /// assert_eq!(*zero, 0);
612     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
613     /// ```
614     ///
615     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
616     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
617     //#[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
618     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
619         unsafe {
620             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
621                 Layout::new::<T>(),
622                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
623                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
624             )?))
625         }
626     }
627     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
628     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
629     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
630     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
631     #[must_use]
632     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
633         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
634     }
635
636     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
637     ///
638     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Rc` that was
639     /// passed in.
640     ///
641     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
642     ///
643     /// # Examples
644     ///
645     /// ```
646     /// use std::rc::Rc;
647     ///
648     /// let x = Rc::new(3);
649     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
650     ///
651     /// let x = Rc::new(4);
652     /// let _y = Rc::clone(&x);
653     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
654     /// ```
655     #[inline]
656     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
657     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
658         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
659             unsafe {
660                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
661
662                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
663                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
664                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
665                 // fake Weak.
666                 this.inner().dec_strong();
667                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
668                 forget(this);
669                 Ok(val)
670             }
671         } else {
672             Err(this)
673         }
674     }
675 }
676
677 impl<T> Rc<[T]> {
678     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
679     ///
680     /// # Examples
681     ///
682     /// ```
683     /// #![feature(new_uninit)]
684     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
685     ///
686     /// use std::rc::Rc;
687     ///
688     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
689     ///
690     /// // Deferred initialization:
691     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
692     /// data[0].write(1);
693     /// data[1].write(2);
694     /// data[2].write(3);
695     ///
696     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
697     ///
698     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
699     /// ```
700     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
701     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
702     #[must_use]
703     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
704         unsafe { Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len)) }
705     }
706
707     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
708     /// filled with `0` bytes.
709     ///
710     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
711     /// incorrect usage of this method.
712     ///
713     /// # Examples
714     ///
715     /// ```
716     /// #![feature(new_uninit)]
717     ///
718     /// use std::rc::Rc;
719     ///
720     /// let values = Rc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
721     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
722     ///
723     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
724     /// ```
725     ///
726     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
727     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
728     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
729     #[must_use]
730     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
731         unsafe {
732             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
733                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
734                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
735                 |mem| {
736                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
737                         as *mut RcBox<[mem::MaybeUninit<T>]>
738                 },
739             ))
740         }
741     }
742 }
743
744 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
745     /// Converts to `Rc<T>`.
746     ///
747     /// # Safety
748     ///
749     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
750     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
751     /// really is in an initialized state.
752     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
753     /// causes immediate undefined behavior.
754     ///
755     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
756     ///
757     /// # Examples
758     ///
759     /// ```
760     /// #![feature(new_uninit)]
761     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
762     ///
763     /// use std::rc::Rc;
764     ///
765     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
766     ///
767     /// // Deferred initialization:
768     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
769     ///
770     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
771     ///
772     /// assert_eq!(*five, 5)
773     /// ```
774     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
775     #[inline]
776     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
777         unsafe { Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast()) }
778     }
779 }
780
781 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
782     /// Converts to `Rc<[T]>`.
783     ///
784     /// # Safety
785     ///
786     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
787     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
788     /// really is in an initialized state.
789     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
790     /// causes immediate undefined behavior.
791     ///
792     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
793     ///
794     /// # Examples
795     ///
796     /// ```
797     /// #![feature(new_uninit)]
798     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
799     ///
800     /// use std::rc::Rc;
801     ///
802     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
803     ///
804     /// // Deferred initialization:
805     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
806     /// data[0].write(1);
807     /// data[1].write(2);
808     /// data[2].write(3);
809     ///
810     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
811     ///
812     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
813     /// ```
814     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
815     #[inline]
816     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
817         unsafe { Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
818     }
819 }
820
821 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
822     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
823     ///
824     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
825     /// [`Rc::from_raw`].
826     ///
827     /// # Examples
828     ///
829     /// ```
830     /// use std::rc::Rc;
831     ///
832     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
833     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
834     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
835     /// ```
836     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
837     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
838         let ptr = Self::as_ptr(&this);
839         mem::forget(this);
840         ptr
841     }
842
843     /// Provides a raw pointer to the data.
844     ///
845     /// The counts are not affected in any way and the `Rc` is not consumed. The pointer is valid
846     /// for as long there are strong counts in the `Rc`.
847     ///
848     /// # Examples
849     ///
850     /// ```
851     /// use std::rc::Rc;
852     ///
853     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
854     /// let y = Rc::clone(&x);
855     /// let x_ptr = Rc::as_ptr(&x);
856     /// assert_eq!(x_ptr, Rc::as_ptr(&y));
857     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
858     /// ```
859     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
860     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
861         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
862
863         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or Rc::inner because
864         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
865         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
866         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
867     }
868
869     /// Constructs an `Rc<T>` from a raw pointer.
870     ///
871     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
872     /// [`Rc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size
873     /// and alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
874     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
875     /// basically like transmuting references of different types. See
876     /// [`mem::transmute`] for more information on what
877     /// restrictions apply in this case.
878     ///
879     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
880     /// dropped once.
881     ///
882     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
883     /// even if the returned `Rc<T>` is never accessed.
884     ///
885     /// [into_raw]: Rc::into_raw
886     ///
887     /// # Examples
888     ///
889     /// ```
890     /// use std::rc::Rc;
891     ///
892     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
893     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
894     ///
895     /// unsafe {
896     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
897     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
898     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
899     ///
900     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
901     /// }
902     ///
903     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
904     /// ```
905     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
906     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
907         let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
908
909         // Reverse the offset to find the original RcBox.
910         let rc_ptr =
911             unsafe { (ptr as *mut u8).offset(-offset).with_metadata_of(ptr as *mut RcBox<T>) };
912
913         unsafe { Self::from_ptr(rc_ptr) }
914     }
915
916     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
917     ///
918     /// # Examples
919     ///
920     /// ```
921     /// use std::rc::Rc;
922     ///
923     /// let five = Rc::new(5);
924     ///
925     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
926     /// ```
927     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
928                   without modifying the original `Rc`"]
929     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
930     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
931         this.inner().inc_weak();
932         // Make sure we do not create a dangling Weak
933         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
934         Weak { ptr: this.ptr }
935     }
936
937     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
938     ///
939     /// # Examples
940     ///
941     /// ```
942     /// use std::rc::Rc;
943     ///
944     /// let five = Rc::new(5);
945     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
946     ///
947     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
948     /// ```
949     #[inline]
950     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
951     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
952         this.inner().weak() - 1
953     }
954
955     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
956     ///
957     /// # Examples
958     ///
959     /// ```
960     /// use std::rc::Rc;
961     ///
962     /// let five = Rc::new(5);
963     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
964     ///
965     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
966     /// ```
967     #[inline]
968     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
969     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
970         this.inner().strong()
971     }
972
973     /// Increments the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
974     /// provided pointer by one.
975     ///
976     /// # Safety
977     ///
978     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
979     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
980     /// least 1) for the duration of this method.
981     ///
982     /// # Examples
983     ///
984     /// ```
985     /// use std::rc::Rc;
986     ///
987     /// let five = Rc::new(5);
988     ///
989     /// unsafe {
990     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
991     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
992     ///
993     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
994     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
995     /// }
996     /// ```
997     #[inline]
998     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
999     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1000         // Retain Rc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1001         let rc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Rc::<T>::from_raw(ptr)) };
1002         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1003         let _rc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = rc.clone();
1004     }
1005
1006     /// Decrements the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
1007     /// provided pointer by one.
1008     ///
1009     /// # Safety
1010     ///
1011     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
1012     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1013     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release
1014     /// the final `Rc` and backing storage, but **should not** be called after
1015     /// the final `Rc` has been released.
1016     ///
1017     /// # Examples
1018     ///
1019     /// ```
1020     /// use std::rc::Rc;
1021     ///
1022     /// let five = Rc::new(5);
1023     ///
1024     /// unsafe {
1025     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
1026     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
1027     ///
1028     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
1029     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
1030     ///     Rc::decrement_strong_count(ptr);
1031     ///     assert_eq!(1, Rc::strong_count(&five));
1032     /// }
1033     /// ```
1034     #[inline]
1035     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
1036     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1037         unsafe { mem::drop(Rc::from_raw(ptr)) };
1038     }
1039
1040     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`] pointers to
1041     /// this allocation.
1042     #[inline]
1043     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
1044         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
1045     }
1046
1047     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
1048     /// no other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1049     ///
1050     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1051     /// mutate a shared value.
1052     ///
1053     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1054     /// the inner value when there are other `Rc` pointers.
1055     ///
1056     /// [make_mut]: Rc::make_mut
1057     /// [clone]: Clone::clone
1058     ///
1059     /// # Examples
1060     ///
1061     /// ```
1062     /// use std::rc::Rc;
1063     ///
1064     /// let mut x = Rc::new(3);
1065     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1066     /// assert_eq!(*x, 4);
1067     ///
1068     /// let _y = Rc::clone(&x);
1069     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1070     /// ```
1071     #[inline]
1072     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1073     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1074         if Rc::is_unique(this) { unsafe { Some(Rc::get_mut_unchecked(this)) } } else { None }
1075     }
1076
1077     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
1078     /// without any check.
1079     ///
1080     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1081     ///
1082     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1083     ///
1084     /// # Safety
1085     ///
1086     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1087     /// for the duration of the returned borrow.
1088     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1089     /// for example immediately after `Rc::new`.
1090     ///
1091     /// # Examples
1092     ///
1093     /// ```
1094     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1095     ///
1096     /// use std::rc::Rc;
1097     ///
1098     /// let mut x = Rc::new(String::new());
1099     /// unsafe {
1100     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1101     /// }
1102     /// assert_eq!(*x, "foo");
1103     /// ```
1104     #[inline]
1105     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1106     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1107         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1108         // this would conflict with accesses to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1109         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).value }
1110     }
1111
1112     #[inline]
1113     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1114     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation
1115     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1116     ///
1117     /// # Examples
1118     ///
1119     /// ```
1120     /// use std::rc::Rc;
1121     ///
1122     /// let five = Rc::new(5);
1123     /// let same_five = Rc::clone(&five);
1124     /// let other_five = Rc::new(5);
1125     ///
1126     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
1127     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
1128     /// ```
1129     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1130         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1131     }
1132 }
1133
1134 impl<T: Clone> Rc<T> {
1135     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
1136     ///
1137     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1138     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1139     /// referred to as clone-on-write.
1140     ///
1141     /// However, if there are no other `Rc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1142     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1143     /// be cloned.
1144     ///
1145     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1146     /// or diassociating [`Weak`] pointers.
1147     ///
1148     /// [`clone`]: Clone::clone
1149     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1150     ///
1151     /// # Examples
1152     ///
1153     /// ```
1154     /// use std::rc::Rc;
1155     ///
1156     /// let mut data = Rc::new(5);
1157     ///
1158     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1159     /// let mut other_data = Rc::clone(&data); // Won't clone inner data
1160     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1161     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1162     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1163     ///
1164     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1165     /// assert_eq!(*data, 8);
1166     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1167     /// ```
1168     ///
1169     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1170     ///
1171     /// ```
1172     /// use std::rc::Rc;
1173     ///
1174     /// let mut data = Rc::new(75);
1175     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
1176     ///
1177     /// assert!(75 == *data);
1178     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1179     ///
1180     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
1181     ///
1182     /// assert!(76 == *data);
1183     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1184     /// ```
1185     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1186     #[inline]
1187     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1188     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1189         if Rc::strong_count(this) != 1 {
1190             // Gotta clone the data, there are other Rcs.
1191             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1192             let mut rc = Self::new_uninit();
1193             unsafe {
1194                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1195                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1196                 *this = rc.assume_init();
1197             }
1198         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
1199             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1200             let mut rc = Self::new_uninit();
1201             unsafe {
1202                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1203                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1204
1205                 this.inner().dec_strong();
1206                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
1207                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
1208                 this.inner().dec_weak();
1209                 ptr::write(this, rc.assume_init());
1210             }
1211         }
1212         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1213         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1214         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1215         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1216         // reference to the allocation.
1217         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
1218     }
1219
1220     /// If we have the only reference to `T` then unwrap it. Otherwise, clone `T` and return the
1221     /// clone.
1222     ///
1223     /// Assuming `rc_t` is of type `Rc<T>`, this function is functionally equivalent to
1224     /// `(*rc_t).clone()`, but will avoid cloning the inner value where possible.
1225     ///
1226     /// # Examples
1227     ///
1228     /// ```
1229     /// #![feature(arc_unwrap_or_clone)]
1230     /// # use std::{ptr, rc::Rc};
1231     /// let inner = String::from("test");
1232     /// let ptr = inner.as_ptr();
1233     ///
1234     /// let rc = Rc::new(inner);
1235     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1236     /// // The inner value was not cloned
1237     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1238     ///
1239     /// let rc = Rc::new(inner);
1240     /// let rc2 = rc.clone();
1241     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1242     /// // Because there were 2 references, we had to clone the inner value.
1243     /// assert!(!ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1244     /// // `rc2` is the last reference, so when we unwrap it we get back
1245     /// // the original `String`.
1246     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc2);
1247     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1248     /// ```
1249     #[inline]
1250     #[unstable(feature = "arc_unwrap_or_clone", issue = "93610")]
1251     pub fn unwrap_or_clone(this: Self) -> T {
1252         Rc::try_unwrap(this).unwrap_or_else(|rc| (*rc).clone())
1253     }
1254 }
1255
1256 impl Rc<dyn Any> {
1257     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
1258     ///
1259     /// # Examples
1260     ///
1261     /// ```
1262     /// use std::any::Any;
1263     /// use std::rc::Rc;
1264     ///
1265     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
1266     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1267     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1268     ///     }
1269     /// }
1270     ///
1271     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1272     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
1273     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
1274     /// ```
1275     #[inline]
1276     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1277     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
1278         if (*self).is::<T>() {
1279             unsafe {
1280                 let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
1281                 forget(self);
1282                 Ok(Rc::from_inner(ptr))
1283             }
1284         } else {
1285             Err(self)
1286         }
1287     }
1288
1289     /// Downcasts the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
1290     ///
1291     /// For a safe alternative see [`downcast`].
1292     ///
1293     /// # Examples
1294     ///
1295     /// ```
1296     /// #![feature(downcast_unchecked)]
1297     ///
1298     /// use std::any::Any;
1299     /// use std::rc::Rc;
1300     ///
1301     /// let x: Rc<dyn Any> = Rc::new(1_usize);
1302     ///
1303     /// unsafe {
1304     ///     assert_eq!(*x.downcast_unchecked::<usize>(), 1);
1305     /// }
1306     /// ```
1307     ///
1308     /// # Safety
1309     ///
1310     /// The contained value must be of type `T`. Calling this method
1311     /// with the incorrect type is *undefined behavior*.
1312     ///
1313     ///
1314     /// [`downcast`]: Self::downcast
1315     #[inline]
1316     #[unstable(feature = "downcast_unchecked", issue = "90850")]
1317     pub unsafe fn downcast_unchecked<T: Any>(self) -> Rc<T> {
1318         unsafe {
1319             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
1320             mem::forget(self);
1321             Rc::from_inner(ptr)
1322         }
1323     }
1324 }
1325
1326 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
1327     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1328     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1329     ///
1330     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1331     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1332     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1333     unsafe fn allocate_for_layout(
1334         value_layout: Layout,
1335         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1336         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1337     ) -> *mut RcBox<T> {
1338         // Calculate layout using the given value layout.
1339         // Previously, layout was calculated on the expression
1340         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
1341         // reference (see #54908).
1342         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1343         unsafe {
1344             Rc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_rcbox)
1345                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1346         }
1347     }
1348
1349     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1350     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1351     /// returning an error if allocation fails.
1352     ///
1353     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1354     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1355     #[inline]
1356     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1357         value_layout: Layout,
1358         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1359         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1360     ) -> Result<*mut RcBox<T>, AllocError> {
1361         // Calculate layout using the given value layout.
1362         // Previously, layout was calculated on the expression
1363         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
1364         // reference (see #54908).
1365         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1366
1367         // Allocate for the layout.
1368         let ptr = allocate(layout)?;
1369
1370         // Initialize the RcBox
1371         let inner = mem_to_rcbox(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1372         unsafe {
1373             debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
1374
1375             ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
1376             ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
1377         }
1378
1379         Ok(inner)
1380     }
1381
1382     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized inner value
1383     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1384     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
1385         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
1386         unsafe {
1387             Self::allocate_for_layout(
1388                 Layout::for_value(&*ptr),
1389                 |layout| Global.allocate(layout),
1390                 |mem| mem.with_metadata_of(ptr as *mut RcBox<T>),
1391             )
1392         }
1393     }
1394
1395     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1396     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1397         unsafe {
1398             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1399             let bptr = box_unique.as_ptr();
1400
1401             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1402             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1403
1404             // Copy value as bytes
1405             ptr::copy_nonoverlapping(
1406                 bptr as *const T as *const u8,
1407                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
1408                 value_size,
1409             );
1410
1411             // Free the allocation without dropping its contents
1412             box_free(box_unique, alloc);
1413
1414             Self::from_ptr(ptr)
1415         }
1416     }
1417 }
1418
1419 impl<T> Rc<[T]> {
1420     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
1421     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1422     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
1423         unsafe {
1424             Self::allocate_for_layout(
1425                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1426                 |layout| Global.allocate(layout),
1427                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>,
1428             )
1429         }
1430     }
1431
1432     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<\[T\]>
1433     ///
1434     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
1435     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1436     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1437         unsafe {
1438             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1439             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T, v.len());
1440             Self::from_ptr(ptr)
1441         }
1442     }
1443
1444     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1445     ///
1446     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1447     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1448     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1449         // Panic guard while cloning T elements.
1450         // In the event of a panic, elements that have been written
1451         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1452         struct Guard<T> {
1453             mem: NonNull<u8>,
1454             elems: *mut T,
1455             layout: Layout,
1456             n_elems: usize,
1457         }
1458
1459         impl<T> Drop for Guard<T> {
1460             fn drop(&mut self) {
1461                 unsafe {
1462                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1463                     ptr::drop_in_place(slice);
1464
1465                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1466                 }
1467             }
1468         }
1469
1470         unsafe {
1471             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1472
1473             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1474             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1475
1476             // Pointer to first element
1477             let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1478
1479             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1480
1481             for (i, item) in iter.enumerate() {
1482                 ptr::write(elems.add(i), item);
1483                 guard.n_elems += 1;
1484             }
1485
1486             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1487             forget(guard);
1488
1489             Self::from_ptr(ptr)
1490         }
1491     }
1492 }
1493
1494 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1495 trait RcFromSlice<T> {
1496     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1497 }
1498
1499 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1500 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1501     #[inline]
1502     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1503         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1504     }
1505 }
1506
1507 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1508 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1509     #[inline]
1510     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1511         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1512     }
1513 }
1514
1515 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1516 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1517     type Target = T;
1518
1519     #[inline(always)]
1520     fn deref(&self) -> &T {
1521         &self.inner().value
1522     }
1523 }
1524
1525 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1526 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1527
1528 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1529 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1530     /// Drops the `Rc`.
1531     ///
1532     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1533     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1534     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1535     ///
1536     /// # Examples
1537     ///
1538     /// ```
1539     /// use std::rc::Rc;
1540     ///
1541     /// struct Foo;
1542     ///
1543     /// impl Drop for Foo {
1544     ///     fn drop(&mut self) {
1545     ///         println!("dropped!");
1546     ///     }
1547     /// }
1548     ///
1549     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1550     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1551     ///
1552     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1553     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1554     /// ```
1555     fn drop(&mut self) {
1556         unsafe {
1557             self.inner().dec_strong();
1558             if self.inner().strong() == 0 {
1559                 // destroy the contained object
1560                 ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self));
1561
1562                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1563                 // destroyed the contents.
1564                 self.inner().dec_weak();
1565
1566                 if self.inner().weak() == 0 {
1567                     Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1568                 }
1569             }
1570         }
1571     }
1572 }
1573
1574 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1575 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1576     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1577     ///
1578     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1579     /// strong reference count.
1580     ///
1581     /// # Examples
1582     ///
1583     /// ```
1584     /// use std::rc::Rc;
1585     ///
1586     /// let five = Rc::new(5);
1587     ///
1588     /// let _ = Rc::clone(&five);
1589     /// ```
1590     #[inline]
1591     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1592         unsafe {
1593             self.inner().inc_strong();
1594             Self::from_inner(self.ptr)
1595         }
1596     }
1597 }
1598
1599 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1600 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1601 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1602     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1603     ///
1604     /// # Examples
1605     ///
1606     /// ```
1607     /// use std::rc::Rc;
1608     ///
1609     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1610     /// assert_eq!(*x, 0);
1611     /// ```
1612     #[inline]
1613     fn default() -> Rc<T> {
1614         Rc::new(Default::default())
1615     }
1616 }
1617
1618 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1619 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1620     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1621     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1622 }
1623
1624 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1625 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1626     #[inline]
1627     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1628         **self == **other
1629     }
1630
1631     #[inline]
1632     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1633         **self != **other
1634     }
1635 }
1636
1637 // Hack to allow specializing on `Eq` even though `Eq` has a method.
1638 #[rustc_unsafe_specialization_marker]
1639 pub(crate) trait MarkerEq: PartialEq<Self> {}
1640
1641 impl<T: Eq> MarkerEq for T {}
1642
1643 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1644 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1645 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1646 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1647 /// the same value, than two `&T`s.
1648 ///
1649 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1650 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1651 impl<T: ?Sized + MarkerEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1652     #[inline]
1653     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1654         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1655     }
1656
1657     #[inline]
1658     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1659         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1660     }
1661 }
1662
1663 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1664 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1665     /// Equality for two `Rc`s.
1666     ///
1667     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1668     /// stored in different allocation.
1669     ///
1670     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1671     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1672     /// always equal.
1673     ///
1674     /// # Examples
1675     ///
1676     /// ```
1677     /// use std::rc::Rc;
1678     ///
1679     /// let five = Rc::new(5);
1680     ///
1681     /// assert!(five == Rc::new(5));
1682     /// ```
1683     #[inline]
1684     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1685         RcEqIdent::eq(self, other)
1686     }
1687
1688     /// Inequality for two `Rc`s.
1689     ///
1690     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1691     ///
1692     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1693     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1694     /// never unequal.
1695     ///
1696     /// # Examples
1697     ///
1698     /// ```
1699     /// use std::rc::Rc;
1700     ///
1701     /// let five = Rc::new(5);
1702     ///
1703     /// assert!(five != Rc::new(6));
1704     /// ```
1705     #[inline]
1706     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1707         RcEqIdent::ne(self, other)
1708     }
1709 }
1710
1711 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1712 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1713
1714 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1715 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1716     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1717     ///
1718     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1719     ///
1720     /// # Examples
1721     ///
1722     /// ```
1723     /// use std::rc::Rc;
1724     /// use std::cmp::Ordering;
1725     ///
1726     /// let five = Rc::new(5);
1727     ///
1728     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1729     /// ```
1730     #[inline(always)]
1731     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1732         (**self).partial_cmp(&**other)
1733     }
1734
1735     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1736     ///
1737     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1738     ///
1739     /// # Examples
1740     ///
1741     /// ```
1742     /// use std::rc::Rc;
1743     ///
1744     /// let five = Rc::new(5);
1745     ///
1746     /// assert!(five < Rc::new(6));
1747     /// ```
1748     #[inline(always)]
1749     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1750         **self < **other
1751     }
1752
1753     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1754     ///
1755     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1756     ///
1757     /// # Examples
1758     ///
1759     /// ```
1760     /// use std::rc::Rc;
1761     ///
1762     /// let five = Rc::new(5);
1763     ///
1764     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1765     /// ```
1766     #[inline(always)]
1767     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1768         **self <= **other
1769     }
1770
1771     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1772     ///
1773     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1774     ///
1775     /// # Examples
1776     ///
1777     /// ```
1778     /// use std::rc::Rc;
1779     ///
1780     /// let five = Rc::new(5);
1781     ///
1782     /// assert!(five > Rc::new(4));
1783     /// ```
1784     #[inline(always)]
1785     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1786         **self > **other
1787     }
1788
1789     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1790     ///
1791     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1792     ///
1793     /// # Examples
1794     ///
1795     /// ```
1796     /// use std::rc::Rc;
1797     ///
1798     /// let five = Rc::new(5);
1799     ///
1800     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1801     /// ```
1802     #[inline(always)]
1803     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1804         **self >= **other
1805     }
1806 }
1807
1808 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1809 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1810     /// Comparison for two `Rc`s.
1811     ///
1812     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1813     ///
1814     /// # Examples
1815     ///
1816     /// ```
1817     /// use std::rc::Rc;
1818     /// use std::cmp::Ordering;
1819     ///
1820     /// let five = Rc::new(5);
1821     ///
1822     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1823     /// ```
1824     #[inline]
1825     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1826         (**self).cmp(&**other)
1827     }
1828 }
1829
1830 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1831 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1832     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1833         (**self).hash(state);
1834     }
1835 }
1836
1837 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1838 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1839     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1840         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1841     }
1842 }
1843
1844 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1845 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1846     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1847         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1848     }
1849 }
1850
1851 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1852 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1853     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1854         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1855     }
1856 }
1857
1858 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1859 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1860 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1861     /// Converts a generic type `T` into an `Rc<T>`
1862     ///
1863     /// The conversion allocates on the heap and moves `t`
1864     /// from the stack into it.
1865     ///
1866     /// # Example
1867     /// ```rust
1868     /// # use std::rc::Rc;
1869     /// let x = 5;
1870     /// let rc = Rc::new(5);
1871     ///
1872     /// assert_eq!(Rc::from(x), rc);
1873     /// ```
1874     fn from(t: T) -> Self {
1875         Rc::new(t)
1876     }
1877 }
1878
1879 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1880 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1881 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1882     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
1883     ///
1884     /// # Example
1885     ///
1886     /// ```
1887     /// # use std::rc::Rc;
1888     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
1889     /// let shared: Rc<[i32]> = Rc::from(original);
1890     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
1891     /// ```
1892     #[inline]
1893     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1894         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1895     }
1896 }
1897
1898 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1899 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1900 impl From<&str> for Rc<str> {
1901     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1902     ///
1903     /// # Example
1904     ///
1905     /// ```
1906     /// # use std::rc::Rc;
1907     /// let shared: Rc<str> = Rc::from("statue");
1908     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1909     /// ```
1910     #[inline]
1911     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1912         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1913         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1914     }
1915 }
1916
1917 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1918 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1919 impl From<String> for Rc<str> {
1920     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1921     ///
1922     /// # Example
1923     ///
1924     /// ```
1925     /// # use std::rc::Rc;
1926     /// let original: String = "statue".to_owned();
1927     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(original);
1928     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1929     /// ```
1930     #[inline]
1931     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1932         Rc::from(&v[..])
1933     }
1934 }
1935
1936 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1937 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1938 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1939     /// Move a boxed object to a new, reference counted, allocation.
1940     ///
1941     /// # Example
1942     ///
1943     /// ```
1944     /// # use std::rc::Rc;
1945     /// let original: Box<i32> = Box::new(1);
1946     /// let shared: Rc<i32> = Rc::from(original);
1947     /// assert_eq!(1, *shared);
1948     /// ```
1949     #[inline]
1950     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1951         Rc::from_box(v)
1952     }
1953 }
1954
1955 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1956 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1957 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1958     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
1959     ///
1960     /// # Example
1961     ///
1962     /// ```
1963     /// # use std::rc::Rc;
1964     /// let original: Box<Vec<i32>> = Box::new(vec![1, 2, 3]);
1965     /// let shared: Rc<Vec<i32>> = Rc::from(original);
1966     /// assert_eq!(vec![1, 2, 3], *shared);
1967     /// ```
1968     #[inline]
1969     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1970         unsafe {
1971             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1972
1973             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1974             v.set_len(0);
1975
1976             rc
1977         }
1978     }
1979 }
1980
1981 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
1982 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Rc<B>
1983 where
1984     B: ToOwned + ?Sized,
1985     Rc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
1986 {
1987     /// Create a reference-counted pointer from
1988     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
1989     ///
1990     /// # Example
1991     ///
1992     /// ```rust
1993     /// # use std::rc::Rc;
1994     /// # use std::borrow::Cow;
1995     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
1996     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(cow);
1997     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
1998     /// ```
1999     #[inline]
2000     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Rc<B> {
2001         match cow {
2002             Cow::Borrowed(s) => Rc::from(s),
2003             Cow::Owned(s) => Rc::from(s),
2004         }
2005     }
2006 }
2007
2008 #[stable(feature = "shared_from_str", since = "1.62.0")]
2009 impl From<Rc<str>> for Rc<[u8]> {
2010     /// Converts a reference-counted string slice into a byte slice.
2011     ///
2012     /// # Example
2013     ///
2014     /// ```
2015     /// # use std::rc::Rc;
2016     /// let string: Rc<str> = Rc::from("eggplant");
2017     /// let bytes: Rc<[u8]> = Rc::from(string);
2018     /// assert_eq!("eggplant".as_bytes(), bytes.as_ref());
2019     /// ```
2020     #[inline]
2021     fn from(rc: Rc<str>) -> Self {
2022         // SAFETY: `str` has the same layout as `[u8]`.
2023         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const [u8]) }
2024     }
2025 }
2026
2027 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2028 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]> {
2029     type Error = Rc<[T]>;
2030
2031     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2032         if boxed_slice.len() == N {
2033             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2034         } else {
2035             Err(boxed_slice)
2036         }
2037     }
2038 }
2039
2040 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2041 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2042 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
2043     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
2044     ///
2045     /// # Performance characteristics
2046     ///
2047     /// ## The general case
2048     ///
2049     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
2050     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2051     ///
2052     /// ```rust
2053     /// # use std::rc::Rc;
2054     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2055     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2056     /// ```
2057     ///
2058     /// this behaves as if we wrote:
2059     ///
2060     /// ```rust
2061     /// # use std::rc::Rc;
2062     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2063     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2064     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
2065     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2066     /// ```
2067     ///
2068     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2069     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
2070     ///
2071     /// ## Iterators of known length
2072     ///
2073     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2074     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
2075     ///
2076     /// ```rust
2077     /// # use std::rc::Rc;
2078     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2079     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2080     /// ```
2081     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2082         ToRcSlice::to_rc_slice(iter.into_iter())
2083     }
2084 }
2085
2086 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
2087 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2088 trait ToRcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2089     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]>;
2090 }
2091
2092 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2093 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2094     default fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2095         self.collect::<Vec<T>>().into()
2096     }
2097 }
2098
2099 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2100 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2101     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2102         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2103         let (low, high) = self.size_hint();
2104         if let Some(high) = high {
2105             debug_assert_eq!(
2106                 low,
2107                 high,
2108                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2109                 (low, high)
2110             );
2111
2112             unsafe {
2113                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2114                 Rc::from_iter_exact(self, low)
2115             }
2116         } else {
2117             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2118             // length exceeding `usize::MAX`.
2119             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2120             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2121             panic!("capacity overflow");
2122         }
2123     }
2124 }
2125
2126 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
2127 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
2128 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Rc]\<T>></code>.
2129 ///
2130 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
2131 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
2132 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
2133 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
2134 /// itself (the backing store) from being deallocated.
2135 ///
2136 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
2137 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
2138 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
2139 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
2140 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
2141 /// pointers from children back to their parents.
2142 ///
2143 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
2144 ///
2145 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2146 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2147 pub struct Weak<T: ?Sized> {
2148     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
2149     // but it is not necessarily a valid pointer.
2150     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
2151     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
2152     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
2153     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
2154     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
2155 }
2156
2157 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2158 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
2159 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2160 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
2161
2162 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
2163 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
2164
2165 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
2166 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
2167
2168 impl<T> Weak<T> {
2169     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2170     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2171     ///
2172     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2173     ///
2174     /// # Examples
2175     ///
2176     /// ```
2177     /// use std::rc::Weak;
2178     ///
2179     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
2180     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2181     /// ```
2182     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2183     #[rustc_const_unstable(feature = "const_weak_new", issue = "95091", reason = "recently added")]
2184     #[must_use]
2185     pub const fn new() -> Weak<T> {
2186         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr::invalid_mut::<RcBox<T>>(usize::MAX)) } }
2187     }
2188 }
2189
2190 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: *mut T) -> bool {
2191     (ptr as *mut ()).addr() == usize::MAX
2192 }
2193
2194 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
2195 /// making any assertions about the data field.
2196 struct WeakInner<'a> {
2197     weak: &'a Cell<usize>,
2198     strong: &'a Cell<usize>,
2199 }
2200
2201 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
2202     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
2203     ///
2204     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
2205     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
2206     ///
2207     /// # Examples
2208     ///
2209     /// ```
2210     /// use std::rc::Rc;
2211     /// use std::ptr;
2212     ///
2213     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2214     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2215     /// // Both point to the same object
2216     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
2217     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
2218     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2219     ///
2220     /// drop(strong);
2221     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
2222     /// // undefined behaviour.
2223     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2224     /// ```
2225     ///
2226     /// [`null`]: ptr::null
2227     #[must_use]
2228     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
2229     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
2230         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
2231
2232         if is_dangling(ptr) {
2233             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
2234             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as RcBox (usize).
2235             ptr as *const T
2236         } else {
2237             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferenceable.
2238             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
2239             // so use raw pointer manipulation.
2240             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
2241         }
2242     }
2243
2244     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
2245     ///
2246     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
2247     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
2248     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
2249     ///
2250     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
2251     /// [`as_ptr`] apply.
2252     ///
2253     /// # Examples
2254     ///
2255     /// ```
2256     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2257     ///
2258     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2259     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2260     /// let raw = weak.into_raw();
2261     ///
2262     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2263     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
2264     ///
2265     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
2266     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
2267     /// ```
2268     ///
2269     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
2270     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
2271     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
2272     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2273     pub fn into_raw(self) -> *const T {
2274         let result = self.as_ptr();
2275         mem::forget(self);
2276         result
2277     }
2278
2279     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
2280     ///
2281     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
2282     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
2283     ///
2284     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
2285     /// as these don't own anything; the method still works on them).
2286     ///
2287     /// # Safety
2288     ///
2289     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
2290     /// weak reference.
2291     ///
2292     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
2293     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
2294     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
2295     /// call to [`into_raw`].
2296     ///
2297     /// # Examples
2298     ///
2299     /// ```
2300     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2301     ///
2302     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2303     ///
2304     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2305     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2306     ///
2307     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
2308     ///
2309     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
2310     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2311     ///
2312     /// drop(strong);
2313     ///
2314     /// // Decrement the last weak count.
2315     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
2316     /// ```
2317     ///
2318     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
2319     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2320     /// [`new`]: Weak::new
2321     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2322     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
2323         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
2324
2325         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
2326             // This is a dangling Weak.
2327             ptr as *mut RcBox<T>
2328         } else {
2329             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
2330             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
2331             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
2332             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
2333             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
2334             unsafe { (ptr as *mut u8).offset(-offset).with_metadata_of(ptr as *mut RcBox<T>) }
2335         };
2336
2337         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
2338         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
2339     }
2340
2341     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
2342     /// dropping of the inner value if successful.
2343     ///
2344     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
2345     ///
2346     /// # Examples
2347     ///
2348     /// ```
2349     /// use std::rc::Rc;
2350     ///
2351     /// let five = Rc::new(5);
2352     ///
2353     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
2354     ///
2355     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
2356     /// assert!(strong_five.is_some());
2357     ///
2358     /// // Destroy all strong pointers.
2359     /// drop(strong_five);
2360     /// drop(five);
2361     ///
2362     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
2363     /// ```
2364     #[must_use = "this returns a new `Rc`, \
2365                   without modifying the original weak pointer"]
2366     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2367     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
2368         let inner = self.inner()?;
2369
2370         if inner.strong() == 0 {
2371             None
2372         } else {
2373             unsafe {
2374                 inner.inc_strong();
2375                 Some(Rc::from_inner(self.ptr))
2376             }
2377         }
2378     }
2379
2380     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
2381     ///
2382     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
2383     #[must_use]
2384     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2385     pub fn strong_count(&self) -> usize {
2386         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong() } else { 0 }
2387     }
2388
2389     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
2390     ///
2391     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
2392     #[must_use]
2393     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2394     pub fn weak_count(&self) -> usize {
2395         self.inner()
2396             .map(|inner| {
2397                 if inner.strong() > 0 {
2398                     inner.weak() - 1 // subtract the implicit weak ptr
2399                 } else {
2400                     0
2401                 }
2402             })
2403             .unwrap_or(0)
2404     }
2405
2406     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`,
2407     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
2408     #[inline]
2409     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
2410         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
2411             None
2412         } else {
2413             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
2414             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Rc`
2415             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
2416             Some(unsafe {
2417                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
2418                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
2419             })
2420         }
2421     }
2422
2423     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
2424     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
2425     /// (because they were created with `Weak::new()`).
2426     ///
2427     /// # Notes
2428     ///
2429     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
2430     /// other, even though they don't point to any allocation.
2431     ///
2432     /// # Examples
2433     ///
2434     /// ```
2435     /// use std::rc::Rc;
2436     ///
2437     /// let first_rc = Rc::new(5);
2438     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
2439     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
2440     ///
2441     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2442     ///
2443     /// let third_rc = Rc::new(5);
2444     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2445     ///
2446     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2447     /// ```
2448     ///
2449     /// Comparing `Weak::new`.
2450     ///
2451     /// ```
2452     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2453     ///
2454     /// let first = Weak::new();
2455     /// let second = Weak::new();
2456     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2457     ///
2458     /// let third_rc = Rc::new(());
2459     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2460     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2461     /// ```
2462     #[inline]
2463     #[must_use]
2464     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2465     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2466         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2467     }
2468 }
2469
2470 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2471 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2472     /// Drops the `Weak` pointer.
2473     ///
2474     /// # Examples
2475     ///
2476     /// ```
2477     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2478     ///
2479     /// struct Foo;
2480     ///
2481     /// impl Drop for Foo {
2482     ///     fn drop(&mut self) {
2483     ///         println!("dropped!");
2484     ///     }
2485     /// }
2486     ///
2487     /// let foo = Rc::new(Foo);
2488     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
2489     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2490     ///
2491     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2492     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2493     ///
2494     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2495     /// ```
2496     fn drop(&mut self) {
2497         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2498
2499         inner.dec_weak();
2500         // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
2501         // the strong pointers have disappeared.
2502         if inner.weak() == 0 {
2503             unsafe {
2504                 Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr()));
2505             }
2506         }
2507     }
2508 }
2509
2510 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2511 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2512     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2513     ///
2514     /// # Examples
2515     ///
2516     /// ```
2517     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2518     ///
2519     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
2520     ///
2521     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2522     /// ```
2523     #[inline]
2524     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2525         if let Some(inner) = self.inner() {
2526             inner.inc_weak()
2527         }
2528         Weak { ptr: self.ptr }
2529     }
2530 }
2531
2532 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2533 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
2534     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2535         write!(f, "(Weak)")
2536     }
2537 }
2538
2539 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2540 impl<T> Default for Weak<T> {
2541     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2542     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2543     ///
2544     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2545     ///
2546     /// # Examples
2547     ///
2548     /// ```
2549     /// use std::rc::Weak;
2550     ///
2551     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2552     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2553     /// ```
2554     fn default() -> Weak<T> {
2555         Weak::new()
2556     }
2557 }
2558
2559 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
2560 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
2561 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
2562 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
2563 // what happens -- no real program should ever experience this.
2564 //
2565 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
2566 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
2567
2568 #[doc(hidden)]
2569 trait RcInnerPtr {
2570     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2571     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2572
2573     #[inline]
2574     fn strong(&self) -> usize {
2575         self.strong_ref().get()
2576     }
2577
2578     #[inline]
2579     fn inc_strong(&self) {
2580         let strong = self.strong();
2581
2582         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2583         // missed optimization.
2584         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2585         // called.
2586         unsafe {
2587             core::intrinsics::assume(strong != 0);
2588         }
2589
2590         let strong = strong.wrapping_add(1);
2591         self.strong_ref().set(strong);
2592
2593         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2594         // Checking for overflow after the store instead of before
2595         // allows for slightly better code generation.
2596         if core::intrinsics::unlikely(strong == 0) {
2597             abort();
2598         }
2599     }
2600
2601     #[inline]
2602     fn dec_strong(&self) {
2603         self.strong_ref().set(self.strong() - 1);
2604     }
2605
2606     #[inline]
2607     fn weak(&self) -> usize {
2608         self.weak_ref().get()
2609     }
2610
2611     #[inline]
2612     fn inc_weak(&self) {
2613         let weak = self.weak();
2614
2615         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2616         // missed optimization.
2617         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2618         // called.
2619         unsafe {
2620             core::intrinsics::assume(weak != 0);
2621         }
2622
2623         let weak = weak.wrapping_add(1);
2624         self.weak_ref().set(weak);
2625
2626         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2627         // Checking for overflow after the store instead of before
2628         // allows for slightly better code generation.
2629         if core::intrinsics::unlikely(weak == 0) {
2630             abort();
2631         }
2632     }
2633
2634     #[inline]
2635     fn dec_weak(&self) {
2636         self.weak_ref().set(self.weak() - 1);
2637     }
2638 }
2639
2640 impl<T: ?Sized> RcInnerPtr for RcBox<T> {
2641     #[inline(always)]
2642     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2643         &self.weak
2644     }
2645
2646     #[inline(always)]
2647     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2648         &self.strong
2649     }
2650 }
2651
2652 impl<'a> RcInnerPtr for WeakInner<'a> {
2653     #[inline(always)]
2654     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2655         self.weak
2656     }
2657
2658     #[inline(always)]
2659     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2660         self.strong
2661     }
2662 }
2663
2664 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2665 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2666     fn borrow(&self) -> &T {
2667         &**self
2668     }
2669 }
2670
2671 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2672 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2673     fn as_ref(&self) -> &T {
2674         &**self
2675     }
2676 }
2677
2678 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2679 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> {}
2680
2681 /// Get the offset within an `RcBox` for the payload behind a pointer.
2682 ///
2683 /// # Safety
2684 ///
2685 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2686 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2687 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2688     // Align the unsized value to the end of the RcBox.
2689     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2690     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2691     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2692     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2693     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2694     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2695 }
2696
2697 #[inline]
2698 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2699     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2700     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2701 }