]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/rc.rs
Rollup merge of #104604 - GuillaumeGomez:migrate-top-button-to-css-var, r=notriddle
[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 /// Calculate layout for `RcBox<T>` using the inner value's layout
297 fn rcbox_layout_for_value_layout(layout: Layout) -> Layout {
298     // Calculate layout using the given value layout.
299     // Previously, layout was calculated on the expression
300     // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
301     // reference (see #54908).
302     Layout::new::<RcBox<()>>().extend(layout).unwrap().0.pad_to_align()
303 }
304
305 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
306 /// Counted'.
307 ///
308 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
309 ///
310 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
311 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
312 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner type `T`.
313 ///
314 /// [get_mut]: Rc::get_mut
315 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Rc")]
316 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
317 #[rustc_insignificant_dtor]
318 pub struct Rc<T: ?Sized> {
319     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
320     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
321 }
322
323 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
324 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
325
326 // Note that this negative impl isn't strictly necessary for correctness,
327 // as `Rc` transitively contains a `Cell`, which is itself `!Sync`.
328 // However, given how important `Rc`'s `!Sync`-ness is,
329 // having an explicit negative impl is nice for documentation purposes
330 // and results in nicer error messages.
331 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
332 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
333
334 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
335 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Rc<T> {}
336 #[stable(feature = "rc_ref_unwind_safe", since = "1.58.0")]
337 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> RefUnwindSafe for Rc<T> {}
338
339 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
340 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
341
342 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
343 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
344
345 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
346     #[inline(always)]
347     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
348         // This unsafety is ok because while this Rc is alive we're guaranteed
349         // that the inner pointer is valid.
350         unsafe { self.ptr.as_ref() }
351     }
352
353     unsafe fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
354         Self { ptr, phantom: PhantomData }
355     }
356
357     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
358         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
359     }
360 }
361
362 impl<T> Rc<T> {
363     /// Constructs a new `Rc<T>`.
364     ///
365     /// # Examples
366     ///
367     /// ```
368     /// use std::rc::Rc;
369     ///
370     /// let five = Rc::new(5);
371     /// ```
372     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
373     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
374     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
375         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
376         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
377         // the allocation while the strong destructor is running, even
378         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
379         unsafe {
380             Self::from_inner(
381                 Box::leak(Box::new(RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value }))
382                     .into(),
383             )
384         }
385     }
386
387     /// Constructs a new `Rc<T>` while giving you a `Weak<T>` to the allocation,
388     /// to allow you to construct a `T` which holds a weak pointer to itself.
389     ///
390     /// Generally, a structure circularly referencing itself, either directly or
391     /// indirectly, should not hold a strong reference to itself to prevent a memory leak.
392     /// Using this function, you get access to the weak pointer during the
393     /// initialization of `T`, before the `Rc<T>` is created, such that you can
394     /// clone and store it inside the `T`.
395     ///
396     /// `new_cyclic` first allocates the managed allocation for the `Rc<T>`,
397     /// then calls your closure, giving it a `Weak<T>` to this allocation,
398     /// and only afterwards completes the construction of the `Rc<T>` by placing
399     /// the `T` returned from your closure into the allocation.
400     ///
401     /// Since the new `Rc<T>` is not fully-constructed until `Rc<T>::new_cyclic`
402     /// returns, calling [`upgrade`] on the weak reference inside your closure will
403     /// fail and result in a `None` value.
404     ///
405     /// # Panics
406     ///
407     /// If `data_fn` panics, the panic is propagated to the caller, and the
408     /// temporary [`Weak<T>`] is dropped normally.
409     ///
410     /// # Examples
411     ///
412     /// ```
413     /// # #![allow(dead_code)]
414     /// use std::rc::{Rc, Weak};
415     ///
416     /// struct Gadget {
417     ///     me: Weak<Gadget>,
418     /// }
419     ///
420     /// impl Gadget {
421     ///     /// Construct a reference counted Gadget.
422     ///     fn new() -> Rc<Self> {
423     ///         // `me` is a `Weak<Gadget>` pointing at the new allocation of the
424     ///         // `Rc` we're constructing.
425     ///         Rc::new_cyclic(|me| {
426     ///             // Create the actual struct here.
427     ///             Gadget { me: me.clone() }
428     ///         })
429     ///     }
430     ///
431     ///     /// Return a reference counted pointer to Self.
432     ///     fn me(&self) -> Rc<Self> {
433     ///         self.me.upgrade().unwrap()
434     ///     }
435     /// }
436     /// ```
437     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
438     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
439     #[stable(feature = "arc_new_cyclic", since = "1.60.0")]
440     pub fn new_cyclic<F>(data_fn: F) -> Rc<T>
441     where
442         F: FnOnce(&Weak<T>) -> T,
443     {
444         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
445         // weak reference.
446         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(Box::new(RcBox {
447             strong: Cell::new(0),
448             weak: Cell::new(1),
449             value: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
450         }))
451         .into();
452
453         let init_ptr: NonNull<RcBox<T>> = uninit_ptr.cast();
454
455         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
456
457         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
458         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
459         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
460         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
461         // updates to the weak reference count which might not be necessary
462         // otherwise.
463         let data = data_fn(&weak);
464
465         let strong = unsafe {
466             let inner = init_ptr.as_ptr();
467             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).value), data);
468
469             let prev_value = (*inner).strong.get();
470             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
471             (*inner).strong.set(1);
472
473             Rc::from_inner(init_ptr)
474         };
475
476         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
477         // so don't run the destructor for our old weak reference.
478         mem::forget(weak);
479         strong
480     }
481
482     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
483     ///
484     /// # Examples
485     ///
486     /// ```
487     /// #![feature(new_uninit)]
488     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
489     ///
490     /// use std::rc::Rc;
491     ///
492     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
493     ///
494     /// // Deferred initialization:
495     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
496     ///
497     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
498     ///
499     /// assert_eq!(*five, 5)
500     /// ```
501     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
502     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
503     #[must_use]
504     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
505         unsafe {
506             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
507                 Layout::new::<T>(),
508                 |layout| Global.allocate(layout),
509                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
510             ))
511         }
512     }
513
514     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
515     /// being filled with `0` bytes.
516     ///
517     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
518     /// incorrect usage of this method.
519     ///
520     /// # Examples
521     ///
522     /// ```
523     /// #![feature(new_uninit)]
524     ///
525     /// use std::rc::Rc;
526     ///
527     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
528     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
529     ///
530     /// assert_eq!(*zero, 0)
531     /// ```
532     ///
533     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
534     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
535     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
536     #[must_use]
537     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
538         unsafe {
539             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
540                 Layout::new::<T>(),
541                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
542                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
543             ))
544         }
545     }
546
547     /// Constructs a new `Rc<T>`, returning an error if the allocation fails
548     ///
549     /// # Examples
550     ///
551     /// ```
552     /// #![feature(allocator_api)]
553     /// use std::rc::Rc;
554     ///
555     /// let five = Rc::try_new(5);
556     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
557     /// ```
558     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
559     pub fn try_new(value: T) -> Result<Rc<T>, AllocError> {
560         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
561         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
562         // the allocation while the strong destructor is running, even
563         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
564         unsafe {
565             Ok(Self::from_inner(
566                 Box::leak(Box::try_new(RcBox { strong: Cell::new(1), weak: Cell::new(1), value })?)
567                     .into(),
568             ))
569         }
570     }
571
572     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, returning an error if the allocation fails
573     ///
574     /// # Examples
575     ///
576     /// ```
577     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
578     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
579     ///
580     /// use std::rc::Rc;
581     ///
582     /// let mut five = Rc::<u32>::try_new_uninit()?;
583     ///
584     /// // Deferred initialization:
585     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
586     ///
587     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
588     ///
589     /// assert_eq!(*five, 5);
590     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
591     /// ```
592     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
593     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
594     pub fn try_new_uninit() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
595         unsafe {
596             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
597                 Layout::new::<T>(),
598                 |layout| Global.allocate(layout),
599                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
600             )?))
601         }
602     }
603
604     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
605     /// being filled with `0` bytes, returning an error if the allocation fails
606     ///
607     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
608     /// incorrect usage of this method.
609     ///
610     /// # Examples
611     ///
612     /// ```
613     /// #![feature(allocator_api, new_uninit)]
614     ///
615     /// use std::rc::Rc;
616     ///
617     /// let zero = Rc::<u32>::try_new_zeroed()?;
618     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
619     ///
620     /// assert_eq!(*zero, 0);
621     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
622     /// ```
623     ///
624     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
625     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
626     //#[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
627     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Rc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
628         unsafe {
629             Ok(Rc::from_ptr(Rc::try_allocate_for_layout(
630                 Layout::new::<T>(),
631                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
632                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
633             )?))
634         }
635     }
636     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
637     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
638     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
639     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
640     #[must_use]
641     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
642         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
643     }
644
645     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
646     ///
647     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Rc` that was
648     /// passed in.
649     ///
650     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
651     ///
652     /// # Examples
653     ///
654     /// ```
655     /// use std::rc::Rc;
656     ///
657     /// let x = Rc::new(3);
658     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
659     ///
660     /// let x = Rc::new(4);
661     /// let _y = Rc::clone(&x);
662     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
663     /// ```
664     #[inline]
665     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
666     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
667         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
668             unsafe {
669                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
670
671                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
672                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
673                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
674                 // fake Weak.
675                 this.inner().dec_strong();
676                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
677                 forget(this);
678                 Ok(val)
679             }
680         } else {
681             Err(this)
682         }
683     }
684 }
685
686 impl<T> Rc<[T]> {
687     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
688     ///
689     /// # Examples
690     ///
691     /// ```
692     /// #![feature(new_uninit)]
693     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
694     ///
695     /// use std::rc::Rc;
696     ///
697     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
698     ///
699     /// // Deferred initialization:
700     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
701     /// data[0].write(1);
702     /// data[1].write(2);
703     /// data[2].write(3);
704     ///
705     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
706     ///
707     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
708     /// ```
709     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
710     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
711     #[must_use]
712     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
713         unsafe { Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len)) }
714     }
715
716     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
717     /// filled with `0` bytes.
718     ///
719     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
720     /// incorrect usage of this method.
721     ///
722     /// # Examples
723     ///
724     /// ```
725     /// #![feature(new_uninit)]
726     ///
727     /// use std::rc::Rc;
728     ///
729     /// let values = Rc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
730     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
731     ///
732     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
733     /// ```
734     ///
735     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
736     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
737     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
738     #[must_use]
739     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
740         unsafe {
741             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
742                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
743                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
744                 |mem| {
745                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
746                         as *mut RcBox<[mem::MaybeUninit<T>]>
747                 },
748             ))
749         }
750     }
751 }
752
753 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
754     /// Converts to `Rc<T>`.
755     ///
756     /// # Safety
757     ///
758     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
759     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
760     /// really is in an initialized state.
761     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
762     /// causes immediate undefined behavior.
763     ///
764     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
765     ///
766     /// # Examples
767     ///
768     /// ```
769     /// #![feature(new_uninit)]
770     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
771     ///
772     /// use std::rc::Rc;
773     ///
774     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
775     ///
776     /// // Deferred initialization:
777     /// Rc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
778     ///
779     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
780     ///
781     /// assert_eq!(*five, 5)
782     /// ```
783     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
784     #[inline]
785     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
786         unsafe { Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast()) }
787     }
788 }
789
790 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
791     /// Converts to `Rc<[T]>`.
792     ///
793     /// # Safety
794     ///
795     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
796     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
797     /// really is in an initialized state.
798     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
799     /// causes immediate undefined behavior.
800     ///
801     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
802     ///
803     /// # Examples
804     ///
805     /// ```
806     /// #![feature(new_uninit)]
807     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
808     ///
809     /// use std::rc::Rc;
810     ///
811     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
812     ///
813     /// // Deferred initialization:
814     /// let data = Rc::get_mut(&mut values).unwrap();
815     /// data[0].write(1);
816     /// data[1].write(2);
817     /// data[2].write(3);
818     ///
819     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
820     ///
821     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
822     /// ```
823     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
824     #[inline]
825     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
826         unsafe { Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
827     }
828 }
829
830 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
831     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
832     ///
833     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
834     /// [`Rc::from_raw`].
835     ///
836     /// # Examples
837     ///
838     /// ```
839     /// use std::rc::Rc;
840     ///
841     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
842     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
843     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
844     /// ```
845     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
846     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
847         let ptr = Self::as_ptr(&this);
848         mem::forget(this);
849         ptr
850     }
851
852     /// Provides a raw pointer to the data.
853     ///
854     /// The counts are not affected in any way and the `Rc` is not consumed. The pointer is valid
855     /// for as long there are strong counts in the `Rc`.
856     ///
857     /// # Examples
858     ///
859     /// ```
860     /// use std::rc::Rc;
861     ///
862     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
863     /// let y = Rc::clone(&x);
864     /// let x_ptr = Rc::as_ptr(&x);
865     /// assert_eq!(x_ptr, Rc::as_ptr(&y));
866     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
867     /// ```
868     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
869     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
870         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
871
872         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or Rc::inner because
873         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
874         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
875         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
876     }
877
878     /// Constructs an `Rc<T>` from a raw pointer.
879     ///
880     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
881     /// [`Rc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size
882     /// and alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
883     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
884     /// basically like transmuting references of different types. See
885     /// [`mem::transmute`] for more information on what
886     /// restrictions apply in this case.
887     ///
888     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
889     /// dropped once.
890     ///
891     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
892     /// even if the returned `Rc<T>` is never accessed.
893     ///
894     /// [into_raw]: Rc::into_raw
895     ///
896     /// # Examples
897     ///
898     /// ```
899     /// use std::rc::Rc;
900     ///
901     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
902     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
903     ///
904     /// unsafe {
905     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
906     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
907     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
908     ///
909     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
910     /// }
911     ///
912     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
913     /// ```
914     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
915     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
916         let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
917
918         // Reverse the offset to find the original RcBox.
919         let rc_ptr = unsafe { ptr.byte_sub(offset) as *mut RcBox<T> };
920
921         unsafe { Self::from_ptr(rc_ptr) }
922     }
923
924     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
925     ///
926     /// # Examples
927     ///
928     /// ```
929     /// use std::rc::Rc;
930     ///
931     /// let five = Rc::new(5);
932     ///
933     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
934     /// ```
935     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
936                   without modifying the original `Rc`"]
937     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
938     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
939         this.inner().inc_weak();
940         // Make sure we do not create a dangling Weak
941         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
942         Weak { ptr: this.ptr }
943     }
944
945     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
946     ///
947     /// # Examples
948     ///
949     /// ```
950     /// use std::rc::Rc;
951     ///
952     /// let five = Rc::new(5);
953     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
954     ///
955     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
956     /// ```
957     #[inline]
958     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
959     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
960         this.inner().weak() - 1
961     }
962
963     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
964     ///
965     /// # Examples
966     ///
967     /// ```
968     /// use std::rc::Rc;
969     ///
970     /// let five = Rc::new(5);
971     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
972     ///
973     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
974     /// ```
975     #[inline]
976     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
977     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
978         this.inner().strong()
979     }
980
981     /// Increments the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
982     /// provided pointer by one.
983     ///
984     /// # Safety
985     ///
986     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
987     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
988     /// least 1) for the duration of this method.
989     ///
990     /// # Examples
991     ///
992     /// ```
993     /// use std::rc::Rc;
994     ///
995     /// let five = Rc::new(5);
996     ///
997     /// unsafe {
998     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
999     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
1000     ///
1001     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
1002     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
1003     /// }
1004     /// ```
1005     #[inline]
1006     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
1007     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1008         // Retain Rc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1009         let rc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Rc::<T>::from_raw(ptr)) };
1010         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1011         let _rc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = rc.clone();
1012     }
1013
1014     /// Decrements the strong reference count on the `Rc<T>` associated with the
1015     /// provided pointer by one.
1016     ///
1017     /// # Safety
1018     ///
1019     /// The pointer must have been obtained through `Rc::into_raw`, and the
1020     /// associated `Rc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1021     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release
1022     /// the final `Rc` and backing storage, but **should not** be called after
1023     /// the final `Rc` has been released.
1024     ///
1025     /// # Examples
1026     ///
1027     /// ```
1028     /// use std::rc::Rc;
1029     ///
1030     /// let five = Rc::new(5);
1031     ///
1032     /// unsafe {
1033     ///     let ptr = Rc::into_raw(five);
1034     ///     Rc::increment_strong_count(ptr);
1035     ///
1036     ///     let five = Rc::from_raw(ptr);
1037     ///     assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
1038     ///     Rc::decrement_strong_count(ptr);
1039     ///     assert_eq!(1, Rc::strong_count(&five));
1040     /// }
1041     /// ```
1042     #[inline]
1043     #[stable(feature = "rc_mutate_strong_count", since = "1.53.0")]
1044     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1045         unsafe { mem::drop(Rc::from_raw(ptr)) };
1046     }
1047
1048     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`] pointers to
1049     /// this allocation.
1050     #[inline]
1051     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
1052         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
1053     }
1054
1055     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
1056     /// no other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1057     ///
1058     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1059     /// mutate a shared value.
1060     ///
1061     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1062     /// the inner value when there are other `Rc` pointers.
1063     ///
1064     /// [make_mut]: Rc::make_mut
1065     /// [clone]: Clone::clone
1066     ///
1067     /// # Examples
1068     ///
1069     /// ```
1070     /// use std::rc::Rc;
1071     ///
1072     /// let mut x = Rc::new(3);
1073     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1074     /// assert_eq!(*x, 4);
1075     ///
1076     /// let _y = Rc::clone(&x);
1077     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1078     /// ```
1079     #[inline]
1080     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1081     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1082         if Rc::is_unique(this) { unsafe { Some(Rc::get_mut_unchecked(this)) } } else { None }
1083     }
1084
1085     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
1086     /// without any check.
1087     ///
1088     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1089     ///
1090     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1091     ///
1092     /// # Safety
1093     ///
1094     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1095     /// for the duration of the returned borrow.
1096     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1097     /// for example immediately after `Rc::new`.
1098     ///
1099     /// # Examples
1100     ///
1101     /// ```
1102     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1103     ///
1104     /// use std::rc::Rc;
1105     ///
1106     /// let mut x = Rc::new(String::new());
1107     /// unsafe {
1108     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1109     /// }
1110     /// assert_eq!(*x, "foo");
1111     /// ```
1112     #[inline]
1113     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1114     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1115         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1116         // this would conflict with accesses to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1117         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).value }
1118     }
1119
1120     #[inline]
1121     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1122     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation in a vein similar to
1123     /// [`ptr::eq`]. See [that function][`ptr::eq`] for caveats when comparing `dyn Trait` pointers.
1124     ///
1125     /// # Examples
1126     ///
1127     /// ```
1128     /// use std::rc::Rc;
1129     ///
1130     /// let five = Rc::new(5);
1131     /// let same_five = Rc::clone(&five);
1132     /// let other_five = Rc::new(5);
1133     ///
1134     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
1135     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
1136     /// ```
1137     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1138         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1139     }
1140 }
1141
1142 impl<T: Clone> Rc<T> {
1143     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
1144     ///
1145     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1146     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1147     /// referred to as clone-on-write.
1148     ///
1149     /// However, if there are no other `Rc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1150     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1151     /// be cloned.
1152     ///
1153     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1154     /// or disassociating [`Weak`] pointers.
1155     ///
1156     /// [`clone`]: Clone::clone
1157     /// [`get_mut`]: Rc::get_mut
1158     ///
1159     /// # Examples
1160     ///
1161     /// ```
1162     /// use std::rc::Rc;
1163     ///
1164     /// let mut data = Rc::new(5);
1165     ///
1166     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1167     /// let mut other_data = Rc::clone(&data); // Won't clone inner data
1168     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1169     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1170     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1171     ///
1172     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1173     /// assert_eq!(*data, 8);
1174     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1175     /// ```
1176     ///
1177     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1178     ///
1179     /// ```
1180     /// use std::rc::Rc;
1181     ///
1182     /// let mut data = Rc::new(75);
1183     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
1184     ///
1185     /// assert!(75 == *data);
1186     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1187     ///
1188     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
1189     ///
1190     /// assert!(76 == *data);
1191     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1192     /// ```
1193     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1194     #[inline]
1195     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
1196     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1197         if Rc::strong_count(this) != 1 {
1198             // Gotta clone the data, there are other Rcs.
1199             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1200             let mut rc = Self::new_uninit();
1201             unsafe {
1202                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1203                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1204                 *this = rc.assume_init();
1205             }
1206         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
1207             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1208             let mut rc = Self::new_uninit();
1209             unsafe {
1210                 let data = Rc::get_mut_unchecked(&mut rc);
1211                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1212
1213                 this.inner().dec_strong();
1214                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
1215                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
1216                 this.inner().dec_weak();
1217                 ptr::write(this, rc.assume_init());
1218             }
1219         }
1220         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1221         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1222         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1223         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1224         // reference to the allocation.
1225         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
1226     }
1227
1228     /// If we have the only reference to `T` then unwrap it. Otherwise, clone `T` and return the
1229     /// clone.
1230     ///
1231     /// Assuming `rc_t` is of type `Rc<T>`, this function is functionally equivalent to
1232     /// `(*rc_t).clone()`, but will avoid cloning the inner value where possible.
1233     ///
1234     /// # Examples
1235     ///
1236     /// ```
1237     /// #![feature(arc_unwrap_or_clone)]
1238     /// # use std::{ptr, rc::Rc};
1239     /// let inner = String::from("test");
1240     /// let ptr = inner.as_ptr();
1241     ///
1242     /// let rc = Rc::new(inner);
1243     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1244     /// // The inner value was not cloned
1245     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1246     ///
1247     /// let rc = Rc::new(inner);
1248     /// let rc2 = rc.clone();
1249     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc);
1250     /// // Because there were 2 references, we had to clone the inner value.
1251     /// assert!(!ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1252     /// // `rc2` is the last reference, so when we unwrap it we get back
1253     /// // the original `String`.
1254     /// let inner = Rc::unwrap_or_clone(rc2);
1255     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1256     /// ```
1257     #[inline]
1258     #[unstable(feature = "arc_unwrap_or_clone", issue = "93610")]
1259     pub fn unwrap_or_clone(this: Self) -> T {
1260         Rc::try_unwrap(this).unwrap_or_else(|rc| (*rc).clone())
1261     }
1262 }
1263
1264 impl Rc<dyn Any> {
1265     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
1266     ///
1267     /// # Examples
1268     ///
1269     /// ```
1270     /// use std::any::Any;
1271     /// use std::rc::Rc;
1272     ///
1273     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
1274     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1275     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1276     ///     }
1277     /// }
1278     ///
1279     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1280     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
1281     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
1282     /// ```
1283     #[inline]
1284     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1285     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
1286         if (*self).is::<T>() {
1287             unsafe {
1288                 let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
1289                 forget(self);
1290                 Ok(Rc::from_inner(ptr))
1291             }
1292         } else {
1293             Err(self)
1294         }
1295     }
1296
1297     /// Downcasts the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
1298     ///
1299     /// For a safe alternative see [`downcast`].
1300     ///
1301     /// # Examples
1302     ///
1303     /// ```
1304     /// #![feature(downcast_unchecked)]
1305     ///
1306     /// use std::any::Any;
1307     /// use std::rc::Rc;
1308     ///
1309     /// let x: Rc<dyn Any> = Rc::new(1_usize);
1310     ///
1311     /// unsafe {
1312     ///     assert_eq!(*x.downcast_unchecked::<usize>(), 1);
1313     /// }
1314     /// ```
1315     ///
1316     /// # Safety
1317     ///
1318     /// The contained value must be of type `T`. Calling this method
1319     /// with the incorrect type is *undefined behavior*.
1320     ///
1321     ///
1322     /// [`downcast`]: Self::downcast
1323     #[inline]
1324     #[unstable(feature = "downcast_unchecked", issue = "90850")]
1325     pub unsafe fn downcast_unchecked<T: Any>(self) -> Rc<T> {
1326         unsafe {
1327             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
1328             mem::forget(self);
1329             Rc::from_inner(ptr)
1330         }
1331     }
1332 }
1333
1334 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
1335     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1336     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1337     ///
1338     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1339     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1340     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1341     unsafe fn allocate_for_layout(
1342         value_layout: Layout,
1343         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1344         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1345     ) -> *mut RcBox<T> {
1346         let layout = rcbox_layout_for_value_layout(value_layout);
1347         unsafe {
1348             Rc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_rcbox)
1349                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1350         }
1351     }
1352
1353     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
1354     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1355     /// returning an error if allocation fails.
1356     ///
1357     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
1358     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
1359     #[inline]
1360     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1361         value_layout: Layout,
1362         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1363         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
1364     ) -> Result<*mut RcBox<T>, AllocError> {
1365         let layout = rcbox_layout_for_value_layout(value_layout);
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 *const 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     /// Create an `Rc<[T]>` by reusing the underlying memory
1445     /// of a `Vec<T>`. This will return the vector if the existing allocation
1446     /// is not large enough.
1447     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1448     fn try_from_vec_in_place(mut v: Vec<T>) -> Result<Rc<[T]>, Vec<T>> {
1449         let layout_elements = Layout::array::<T>(v.len()).unwrap();
1450         let layout_allocation = Layout::array::<T>(v.capacity()).unwrap();
1451         let layout_rcbox = rcbox_layout_for_value_layout(layout_elements);
1452         let mut ptr = NonNull::new(v.as_mut_ptr()).expect("`Vec<T>` stores `NonNull<T>`");
1453         if layout_rcbox.size() > layout_allocation.size()
1454             || layout_rcbox.align() > layout_allocation.align()
1455         {
1456             // Can't fit - calling `grow` would involve `realloc`
1457             // (which copies the elements), followed by copying again.
1458             return Err(v);
1459         }
1460         if layout_rcbox.size() < layout_allocation.size()
1461             || layout_rcbox.align() < layout_allocation.align()
1462         {
1463             // We need to shrink the allocation so that it fits
1464             // https://doc.rust-lang.org/nightly/std/alloc/trait.Allocator.html#memory-fitting
1465             // SAFETY:
1466             // - Vec allocates by requesting `Layout::array::<T>(capacity)`, so this capacity matches
1467             // - `layout_rcbox` is smaller
1468             // If this fails, the ownership has not been transferred
1469             if let Ok(p) = unsafe { Global.shrink(ptr.cast(), layout_allocation, layout_rcbox) } {
1470                 ptr = p.cast();
1471             } else {
1472                 return Err(v);
1473             }
1474         }
1475         // Make sure the vec's memory isn't deallocated now
1476         let v = mem::ManuallyDrop::new(v);
1477         let ptr: *mut RcBox<[T]> = ptr::slice_from_raw_parts_mut(ptr.as_ptr(), v.len()) as _;
1478         unsafe {
1479             ptr::copy(ptr.cast::<T>(), &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T, v.len());
1480             ptr::write(&mut (*ptr).strong, Cell::new(1));
1481             ptr::write(&mut (*ptr).weak, Cell::new(1));
1482             Ok(Self::from_ptr(ptr))
1483         }
1484     }
1485
1486     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1487     ///
1488     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1489     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1490     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1491         // Panic guard while cloning T elements.
1492         // In the event of a panic, elements that have been written
1493         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1494         struct Guard<T> {
1495             mem: NonNull<u8>,
1496             elems: *mut T,
1497             layout: Layout,
1498             n_elems: usize,
1499         }
1500
1501         impl<T> Drop for Guard<T> {
1502             fn drop(&mut self) {
1503                 unsafe {
1504                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1505                     ptr::drop_in_place(slice);
1506
1507                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1508                 }
1509             }
1510         }
1511
1512         unsafe {
1513             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1514
1515             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1516             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1517
1518             // Pointer to first element
1519             let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1520
1521             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1522
1523             for (i, item) in iter.enumerate() {
1524                 ptr::write(elems.add(i), item);
1525                 guard.n_elems += 1;
1526             }
1527
1528             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1529             forget(guard);
1530
1531             Self::from_ptr(ptr)
1532         }
1533     }
1534 }
1535
1536 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1537 trait RcFromSlice<T> {
1538     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1539 }
1540
1541 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1542 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1543     #[inline]
1544     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1545         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1546     }
1547 }
1548
1549 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1550 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1551     #[inline]
1552     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1553         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1554     }
1555 }
1556
1557 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1558 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1559     type Target = T;
1560
1561     #[inline(always)]
1562     fn deref(&self) -> &T {
1563         &self.inner().value
1564     }
1565 }
1566
1567 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1568 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1569
1570 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1571 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1572     /// Drops the `Rc`.
1573     ///
1574     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1575     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1576     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1577     ///
1578     /// # Examples
1579     ///
1580     /// ```
1581     /// use std::rc::Rc;
1582     ///
1583     /// struct Foo;
1584     ///
1585     /// impl Drop for Foo {
1586     ///     fn drop(&mut self) {
1587     ///         println!("dropped!");
1588     ///     }
1589     /// }
1590     ///
1591     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1592     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1593     ///
1594     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1595     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1596     /// ```
1597     fn drop(&mut self) {
1598         unsafe {
1599             self.inner().dec_strong();
1600             if self.inner().strong() == 0 {
1601                 // destroy the contained object
1602                 ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self));
1603
1604                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1605                 // destroyed the contents.
1606                 self.inner().dec_weak();
1607
1608                 if self.inner().weak() == 0 {
1609                     Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1610                 }
1611             }
1612         }
1613     }
1614 }
1615
1616 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1617 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1618     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1619     ///
1620     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1621     /// strong reference count.
1622     ///
1623     /// # Examples
1624     ///
1625     /// ```
1626     /// use std::rc::Rc;
1627     ///
1628     /// let five = Rc::new(5);
1629     ///
1630     /// let _ = Rc::clone(&five);
1631     /// ```
1632     #[inline]
1633     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1634         unsafe {
1635             self.inner().inc_strong();
1636             Self::from_inner(self.ptr)
1637         }
1638     }
1639 }
1640
1641 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1642 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1643 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1644     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1645     ///
1646     /// # Examples
1647     ///
1648     /// ```
1649     /// use std::rc::Rc;
1650     ///
1651     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1652     /// assert_eq!(*x, 0);
1653     /// ```
1654     #[inline]
1655     fn default() -> Rc<T> {
1656         Rc::new(Default::default())
1657     }
1658 }
1659
1660 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1661 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1662     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1663     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1664 }
1665
1666 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1667 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1668     #[inline]
1669     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1670         **self == **other
1671     }
1672
1673     #[inline]
1674     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1675         **self != **other
1676     }
1677 }
1678
1679 // Hack to allow specializing on `Eq` even though `Eq` has a method.
1680 #[rustc_unsafe_specialization_marker]
1681 pub(crate) trait MarkerEq: PartialEq<Self> {}
1682
1683 impl<T: Eq> MarkerEq for T {}
1684
1685 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1686 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1687 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1688 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1689 /// the same value, than two `&T`s.
1690 ///
1691 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1692 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1693 impl<T: ?Sized + MarkerEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1694     #[inline]
1695     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1696         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1697     }
1698
1699     #[inline]
1700     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1701         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1702     }
1703 }
1704
1705 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1706 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1707     /// Equality for two `Rc`s.
1708     ///
1709     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1710     /// stored in different allocation.
1711     ///
1712     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1713     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1714     /// always equal.
1715     ///
1716     /// # Examples
1717     ///
1718     /// ```
1719     /// use std::rc::Rc;
1720     ///
1721     /// let five = Rc::new(5);
1722     ///
1723     /// assert!(five == Rc::new(5));
1724     /// ```
1725     #[inline]
1726     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1727         RcEqIdent::eq(self, other)
1728     }
1729
1730     /// Inequality for two `Rc`s.
1731     ///
1732     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1733     ///
1734     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1735     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1736     /// never unequal.
1737     ///
1738     /// # Examples
1739     ///
1740     /// ```
1741     /// use std::rc::Rc;
1742     ///
1743     /// let five = Rc::new(5);
1744     ///
1745     /// assert!(five != Rc::new(6));
1746     /// ```
1747     #[inline]
1748     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1749         RcEqIdent::ne(self, other)
1750     }
1751 }
1752
1753 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1754 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1755
1756 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1757 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1758     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1759     ///
1760     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1761     ///
1762     /// # Examples
1763     ///
1764     /// ```
1765     /// use std::rc::Rc;
1766     /// use std::cmp::Ordering;
1767     ///
1768     /// let five = Rc::new(5);
1769     ///
1770     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1771     /// ```
1772     #[inline(always)]
1773     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1774         (**self).partial_cmp(&**other)
1775     }
1776
1777     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1778     ///
1779     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1780     ///
1781     /// # Examples
1782     ///
1783     /// ```
1784     /// use std::rc::Rc;
1785     ///
1786     /// let five = Rc::new(5);
1787     ///
1788     /// assert!(five < Rc::new(6));
1789     /// ```
1790     #[inline(always)]
1791     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1792         **self < **other
1793     }
1794
1795     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1796     ///
1797     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1798     ///
1799     /// # Examples
1800     ///
1801     /// ```
1802     /// use std::rc::Rc;
1803     ///
1804     /// let five = Rc::new(5);
1805     ///
1806     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1807     /// ```
1808     #[inline(always)]
1809     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1810         **self <= **other
1811     }
1812
1813     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1814     ///
1815     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1816     ///
1817     /// # Examples
1818     ///
1819     /// ```
1820     /// use std::rc::Rc;
1821     ///
1822     /// let five = Rc::new(5);
1823     ///
1824     /// assert!(five > Rc::new(4));
1825     /// ```
1826     #[inline(always)]
1827     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1828         **self > **other
1829     }
1830
1831     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1832     ///
1833     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1834     ///
1835     /// # Examples
1836     ///
1837     /// ```
1838     /// use std::rc::Rc;
1839     ///
1840     /// let five = Rc::new(5);
1841     ///
1842     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1843     /// ```
1844     #[inline(always)]
1845     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1846         **self >= **other
1847     }
1848 }
1849
1850 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1851 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1852     /// Comparison for two `Rc`s.
1853     ///
1854     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1855     ///
1856     /// # Examples
1857     ///
1858     /// ```
1859     /// use std::rc::Rc;
1860     /// use std::cmp::Ordering;
1861     ///
1862     /// let five = Rc::new(5);
1863     ///
1864     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1865     /// ```
1866     #[inline]
1867     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1868         (**self).cmp(&**other)
1869     }
1870 }
1871
1872 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1873 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1874     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1875         (**self).hash(state);
1876     }
1877 }
1878
1879 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1880 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1881     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1882         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1883     }
1884 }
1885
1886 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1887 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1888     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1889         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1890     }
1891 }
1892
1893 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1894 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1895     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1896         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1897     }
1898 }
1899
1900 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1901 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1902 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1903     /// Converts a generic type `T` into an `Rc<T>`
1904     ///
1905     /// The conversion allocates on the heap and moves `t`
1906     /// from the stack into it.
1907     ///
1908     /// # Example
1909     /// ```rust
1910     /// # use std::rc::Rc;
1911     /// let x = 5;
1912     /// let rc = Rc::new(5);
1913     ///
1914     /// assert_eq!(Rc::from(x), rc);
1915     /// ```
1916     fn from(t: T) -> Self {
1917         Rc::new(t)
1918     }
1919 }
1920
1921 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1922 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1923 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1924     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
1925     ///
1926     /// # Example
1927     ///
1928     /// ```
1929     /// # use std::rc::Rc;
1930     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
1931     /// let shared: Rc<[i32]> = Rc::from(original);
1932     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
1933     /// ```
1934     #[inline]
1935     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1936         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1937     }
1938 }
1939
1940 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1941 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1942 impl From<&str> for Rc<str> {
1943     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1944     ///
1945     /// # Example
1946     ///
1947     /// ```
1948     /// # use std::rc::Rc;
1949     /// let shared: Rc<str> = Rc::from("statue");
1950     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1951     /// ```
1952     #[inline]
1953     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1954         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1955         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1956     }
1957 }
1958
1959 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1960 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1961 impl From<String> for Rc<str> {
1962     /// Allocate a reference-counted string slice and copy `v` into it.
1963     ///
1964     /// # Example
1965     ///
1966     /// ```
1967     /// # use std::rc::Rc;
1968     /// let original: String = "statue".to_owned();
1969     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(original);
1970     /// assert_eq!("statue", &shared[..]);
1971     /// ```
1972     #[inline]
1973     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1974         Rc::from(&v[..])
1975     }
1976 }
1977
1978 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1979 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1980 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1981     /// Move a boxed object to a new, reference counted, allocation.
1982     ///
1983     /// # Example
1984     ///
1985     /// ```
1986     /// # use std::rc::Rc;
1987     /// let original: Box<i32> = Box::new(1);
1988     /// let shared: Rc<i32> = Rc::from(original);
1989     /// assert_eq!(1, *shared);
1990     /// ```
1991     #[inline]
1992     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1993         Rc::from_box(v)
1994     }
1995 }
1996
1997 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1998 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1999 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
2000     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2001     ///
2002     /// # Example
2003     ///
2004     /// ```
2005     /// # use std::rc::Rc;
2006     /// let original: Box<Vec<i32>> = Box::new(vec![1, 2, 3]);
2007     /// let shared: Rc<Vec<i32>> = Rc::from(original);
2008     /// assert_eq!(vec![1, 2, 3], *shared);
2009     /// ```
2010     #[inline]
2011     fn from(v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
2012         match Rc::try_from_vec_in_place(v) {
2013             Ok(rc) => rc,
2014             Err(mut v) => {
2015                 unsafe {
2016                     let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
2017                     // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2018                     v.set_len(0);
2019                     rc
2020                 }
2021             }
2022         }
2023     }
2024 }
2025
2026 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2027 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Rc<B>
2028 where
2029     B: ToOwned + ?Sized,
2030     Rc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2031 {
2032     /// Create a reference-counted pointer from
2033     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2034     ///
2035     /// # Example
2036     ///
2037     /// ```rust
2038     /// # use std::rc::Rc;
2039     /// # use std::borrow::Cow;
2040     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2041     /// let shared: Rc<str> = Rc::from(cow);
2042     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2043     /// ```
2044     #[inline]
2045     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Rc<B> {
2046         match cow {
2047             Cow::Borrowed(s) => Rc::from(s),
2048             Cow::Owned(s) => Rc::from(s),
2049         }
2050     }
2051 }
2052
2053 #[stable(feature = "shared_from_str", since = "1.62.0")]
2054 impl From<Rc<str>> for Rc<[u8]> {
2055     /// Converts a reference-counted string slice into a byte slice.
2056     ///
2057     /// # Example
2058     ///
2059     /// ```
2060     /// # use std::rc::Rc;
2061     /// let string: Rc<str> = Rc::from("eggplant");
2062     /// let bytes: Rc<[u8]> = Rc::from(string);
2063     /// assert_eq!("eggplant".as_bytes(), bytes.as_ref());
2064     /// ```
2065     #[inline]
2066     fn from(rc: Rc<str>) -> Self {
2067         // SAFETY: `str` has the same layout as `[u8]`.
2068         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const [u8]) }
2069     }
2070 }
2071
2072 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2073 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]> {
2074     type Error = Rc<[T]>;
2075
2076     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2077         if boxed_slice.len() == N {
2078             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2079         } else {
2080             Err(boxed_slice)
2081         }
2082     }
2083 }
2084
2085 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2086 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2087 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
2088     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
2089     ///
2090     /// # Performance characteristics
2091     ///
2092     /// ## The general case
2093     ///
2094     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
2095     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2096     ///
2097     /// ```rust
2098     /// # use std::rc::Rc;
2099     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2100     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2101     /// ```
2102     ///
2103     /// this behaves as if we wrote:
2104     ///
2105     /// ```rust
2106     /// # use std::rc::Rc;
2107     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2108     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2109     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
2110     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2111     /// ```
2112     ///
2113     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2114     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
2115     ///
2116     /// ## Iterators of known length
2117     ///
2118     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2119     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
2120     ///
2121     /// ```rust
2122     /// # use std::rc::Rc;
2123     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2124     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2125     /// ```
2126     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2127         ToRcSlice::to_rc_slice(iter.into_iter())
2128     }
2129 }
2130
2131 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
2132 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2133 trait ToRcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2134     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]>;
2135 }
2136
2137 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2138 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2139     default fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2140         self.collect::<Vec<T>>().into()
2141     }
2142 }
2143
2144 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2145 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToRcSlice<T> for I {
2146     fn to_rc_slice(self) -> Rc<[T]> {
2147         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2148         let (low, high) = self.size_hint();
2149         if let Some(high) = high {
2150             debug_assert_eq!(
2151                 low,
2152                 high,
2153                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2154                 (low, high)
2155             );
2156
2157             unsafe {
2158                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2159                 Rc::from_iter_exact(self, low)
2160             }
2161         } else {
2162             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2163             // length exceeding `usize::MAX`.
2164             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2165             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2166             panic!("capacity overflow");
2167         }
2168     }
2169 }
2170
2171 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
2172 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
2173 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Rc]\<T>></code>.
2174 ///
2175 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
2176 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
2177 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
2178 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
2179 /// itself (the backing store) from being deallocated.
2180 ///
2181 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
2182 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
2183 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
2184 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
2185 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
2186 /// pointers from children back to their parents.
2187 ///
2188 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
2189 ///
2190 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2191 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2192 pub struct Weak<T: ?Sized> {
2193     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
2194     // but it is not necessarily a valid pointer.
2195     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
2196     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
2197     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
2198     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
2199     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
2200 }
2201
2202 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2203 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
2204 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2205 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
2206
2207 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
2208 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
2209
2210 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
2211 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
2212
2213 impl<T> Weak<T> {
2214     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2215     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2216     ///
2217     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2218     ///
2219     /// # Examples
2220     ///
2221     /// ```
2222     /// use std::rc::Weak;
2223     ///
2224     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
2225     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2226     /// ```
2227     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2228     #[rustc_const_unstable(feature = "const_weak_new", issue = "95091", reason = "recently added")]
2229     #[must_use]
2230     pub const fn new() -> Weak<T> {
2231         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr::invalid_mut::<RcBox<T>>(usize::MAX)) } }
2232     }
2233 }
2234
2235 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: *mut T) -> bool {
2236     (ptr as *mut ()).addr() == usize::MAX
2237 }
2238
2239 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
2240 /// making any assertions about the data field.
2241 struct WeakInner<'a> {
2242     weak: &'a Cell<usize>,
2243     strong: &'a Cell<usize>,
2244 }
2245
2246 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
2247     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
2248     ///
2249     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
2250     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
2251     ///
2252     /// # Examples
2253     ///
2254     /// ```
2255     /// use std::rc::Rc;
2256     /// use std::ptr;
2257     ///
2258     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2259     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2260     /// // Both point to the same object
2261     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
2262     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
2263     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2264     ///
2265     /// drop(strong);
2266     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
2267     /// // undefined behaviour.
2268     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
2269     /// ```
2270     ///
2271     /// [`null`]: ptr::null
2272     #[must_use]
2273     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
2274     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
2275         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
2276
2277         if is_dangling(ptr) {
2278             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
2279             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as RcBox (usize).
2280             ptr as *const T
2281         } else {
2282             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferenceable.
2283             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
2284             // so use raw pointer manipulation.
2285             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).value) }
2286         }
2287     }
2288
2289     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
2290     ///
2291     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
2292     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
2293     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
2294     ///
2295     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
2296     /// [`as_ptr`] apply.
2297     ///
2298     /// # Examples
2299     ///
2300     /// ```
2301     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2302     ///
2303     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2304     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
2305     /// let raw = weak.into_raw();
2306     ///
2307     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2308     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
2309     ///
2310     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
2311     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
2312     /// ```
2313     ///
2314     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
2315     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
2316     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
2317     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2318     pub fn into_raw(self) -> *const T {
2319         let result = self.as_ptr();
2320         mem::forget(self);
2321         result
2322     }
2323
2324     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
2325     ///
2326     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
2327     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
2328     ///
2329     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
2330     /// as these don't own anything; the method still works on them).
2331     ///
2332     /// # Safety
2333     ///
2334     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
2335     /// weak reference.
2336     ///
2337     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
2338     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
2339     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
2340     /// call to [`into_raw`].
2341     ///
2342     /// # Examples
2343     ///
2344     /// ```
2345     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2346     ///
2347     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
2348     ///
2349     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2350     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
2351     ///
2352     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
2353     ///
2354     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
2355     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
2356     ///
2357     /// drop(strong);
2358     ///
2359     /// // Decrement the last weak count.
2360     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
2361     /// ```
2362     ///
2363     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
2364     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2365     /// [`new`]: Weak::new
2366     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
2367     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
2368         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
2369
2370         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
2371             // This is a dangling Weak.
2372             ptr as *mut RcBox<T>
2373         } else {
2374             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
2375             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
2376             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
2377             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
2378             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
2379             unsafe { ptr.byte_sub(offset) as *mut RcBox<T> }
2380         };
2381
2382         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
2383         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
2384     }
2385
2386     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
2387     /// dropping of the inner value if successful.
2388     ///
2389     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
2390     ///
2391     /// # Examples
2392     ///
2393     /// ```
2394     /// use std::rc::Rc;
2395     ///
2396     /// let five = Rc::new(5);
2397     ///
2398     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
2399     ///
2400     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
2401     /// assert!(strong_five.is_some());
2402     ///
2403     /// // Destroy all strong pointers.
2404     /// drop(strong_five);
2405     /// drop(five);
2406     ///
2407     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
2408     /// ```
2409     #[must_use = "this returns a new `Rc`, \
2410                   without modifying the original weak pointer"]
2411     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2412     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
2413         let inner = self.inner()?;
2414
2415         if inner.strong() == 0 {
2416             None
2417         } else {
2418             unsafe {
2419                 inner.inc_strong();
2420                 Some(Rc::from_inner(self.ptr))
2421             }
2422         }
2423     }
2424
2425     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
2426     ///
2427     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
2428     #[must_use]
2429     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2430     pub fn strong_count(&self) -> usize {
2431         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong() } else { 0 }
2432     }
2433
2434     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
2435     ///
2436     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
2437     #[must_use]
2438     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2439     pub fn weak_count(&self) -> usize {
2440         self.inner()
2441             .map(|inner| {
2442                 if inner.strong() > 0 {
2443                     inner.weak() - 1 // subtract the implicit weak ptr
2444                 } else {
2445                     0
2446                 }
2447             })
2448             .unwrap_or(0)
2449     }
2450
2451     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`,
2452     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
2453     #[inline]
2454     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
2455         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
2456             None
2457         } else {
2458             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
2459             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Rc`
2460             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
2461             Some(unsafe {
2462                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
2463                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
2464             })
2465         }
2466     }
2467
2468     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation similar to [`ptr::eq`], or if
2469     /// both don't point to any allocation (because they were created with `Weak::new()`). See [that
2470     /// function][`ptr::eq`] for caveats when comparing `dyn Trait` pointers.
2471     ///
2472     /// # Notes
2473     ///
2474     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
2475     /// other, even though they don't point to any allocation.
2476     ///
2477     /// # Examples
2478     ///
2479     /// ```
2480     /// use std::rc::Rc;
2481     ///
2482     /// let first_rc = Rc::new(5);
2483     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
2484     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
2485     ///
2486     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2487     ///
2488     /// let third_rc = Rc::new(5);
2489     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2490     ///
2491     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2492     /// ```
2493     ///
2494     /// Comparing `Weak::new`.
2495     ///
2496     /// ```
2497     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2498     ///
2499     /// let first = Weak::new();
2500     /// let second = Weak::new();
2501     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2502     ///
2503     /// let third_rc = Rc::new(());
2504     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
2505     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2506     /// ```
2507     #[inline]
2508     #[must_use]
2509     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2510     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2511         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2512     }
2513 }
2514
2515 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2516 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2517     /// Drops the `Weak` pointer.
2518     ///
2519     /// # Examples
2520     ///
2521     /// ```
2522     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2523     ///
2524     /// struct Foo;
2525     ///
2526     /// impl Drop for Foo {
2527     ///     fn drop(&mut self) {
2528     ///         println!("dropped!");
2529     ///     }
2530     /// }
2531     ///
2532     /// let foo = Rc::new(Foo);
2533     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
2534     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2535     ///
2536     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2537     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2538     ///
2539     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2540     /// ```
2541     fn drop(&mut self) {
2542         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2543
2544         inner.dec_weak();
2545         // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
2546         // the strong pointers have disappeared.
2547         if inner.weak() == 0 {
2548             unsafe {
2549                 Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr()));
2550             }
2551         }
2552     }
2553 }
2554
2555 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2556 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2557     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2558     ///
2559     /// # Examples
2560     ///
2561     /// ```
2562     /// use std::rc::{Rc, Weak};
2563     ///
2564     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
2565     ///
2566     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2567     /// ```
2568     #[inline]
2569     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2570         if let Some(inner) = self.inner() {
2571             inner.inc_weak()
2572         }
2573         Weak { ptr: self.ptr }
2574     }
2575 }
2576
2577 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
2578 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
2579     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2580         write!(f, "(Weak)")
2581     }
2582 }
2583
2584 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2585 impl<T> Default for Weak<T> {
2586     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
2587     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
2588     ///
2589     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2590     ///
2591     /// # Examples
2592     ///
2593     /// ```
2594     /// use std::rc::Weak;
2595     ///
2596     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2597     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2598     /// ```
2599     fn default() -> Weak<T> {
2600         Weak::new()
2601     }
2602 }
2603
2604 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
2605 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
2606 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
2607 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
2608 // what happens -- no real program should ever experience this.
2609 //
2610 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
2611 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
2612
2613 #[doc(hidden)]
2614 trait RcInnerPtr {
2615     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2616     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize>;
2617
2618     #[inline]
2619     fn strong(&self) -> usize {
2620         self.strong_ref().get()
2621     }
2622
2623     #[inline]
2624     fn inc_strong(&self) {
2625         let strong = self.strong();
2626
2627         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2628         // missed optimization.
2629         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2630         // called.
2631         unsafe {
2632             core::intrinsics::assume(strong != 0);
2633         }
2634
2635         let strong = strong.wrapping_add(1);
2636         self.strong_ref().set(strong);
2637
2638         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2639         // Checking for overflow after the store instead of before
2640         // allows for slightly better code generation.
2641         if core::intrinsics::unlikely(strong == 0) {
2642             abort();
2643         }
2644     }
2645
2646     #[inline]
2647     fn dec_strong(&self) {
2648         self.strong_ref().set(self.strong() - 1);
2649     }
2650
2651     #[inline]
2652     fn weak(&self) -> usize {
2653         self.weak_ref().get()
2654     }
2655
2656     #[inline]
2657     fn inc_weak(&self) {
2658         let weak = self.weak();
2659
2660         // We insert an `assume` here to hint LLVM at an otherwise
2661         // missed optimization.
2662         // SAFETY: The reference count will never be zero when this is
2663         // called.
2664         unsafe {
2665             core::intrinsics::assume(weak != 0);
2666         }
2667
2668         let weak = weak.wrapping_add(1);
2669         self.weak_ref().set(weak);
2670
2671         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2672         // Checking for overflow after the store instead of before
2673         // allows for slightly better code generation.
2674         if core::intrinsics::unlikely(weak == 0) {
2675             abort();
2676         }
2677     }
2678
2679     #[inline]
2680     fn dec_weak(&self) {
2681         self.weak_ref().set(self.weak() - 1);
2682     }
2683 }
2684
2685 impl<T: ?Sized> RcInnerPtr for RcBox<T> {
2686     #[inline(always)]
2687     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2688         &self.weak
2689     }
2690
2691     #[inline(always)]
2692     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2693         &self.strong
2694     }
2695 }
2696
2697 impl<'a> RcInnerPtr for WeakInner<'a> {
2698     #[inline(always)]
2699     fn weak_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2700         self.weak
2701     }
2702
2703     #[inline(always)]
2704     fn strong_ref(&self) -> &Cell<usize> {
2705         self.strong
2706     }
2707 }
2708
2709 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2710 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2711     fn borrow(&self) -> &T {
2712         &**self
2713     }
2714 }
2715
2716 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2717 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2718     fn as_ref(&self) -> &T {
2719         &**self
2720     }
2721 }
2722
2723 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2724 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> {}
2725
2726 /// Get the offset within an `RcBox` for the payload behind a pointer.
2727 ///
2728 /// # Safety
2729 ///
2730 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2731 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2732 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> usize {
2733     // Align the unsized value to the end of the RcBox.
2734     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2735     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2736     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2737     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2738     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2739     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2740 }
2741
2742 #[inline]
2743 fn data_offset_align(align: usize) -> usize {
2744     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2745     layout.size() + layout.padding_needed_for(align)
2746 }