]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/sync.rs
Auto merge of #85166 - mbhall88:file-prefix, r=dtolnay
[rust.git] / library / alloc / src / sync.rs
1 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2
3 //! Thread-safe reference-counting pointers.
4 //!
5 //! See the [`Arc<T>`][Arc] documentation for more details.
6
7 use core::any::Any;
8 use core::borrow;
9 use core::cmp::Ordering;
10 use core::convert::{From, TryFrom};
11 use core::fmt;
12 use core::hash::{Hash, Hasher};
13 use core::hint;
14 use core::intrinsics::abort;
15 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
16 use core::iter;
17 use core::marker::{PhantomData, Unpin, Unsize};
18 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
19 use core::mem::size_of_val;
20 use core::mem::{self, align_of_val_raw};
21 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
22 use core::panic::{RefUnwindSafe, UnwindSafe};
23 use core::pin::Pin;
24 use core::ptr::{self, NonNull};
25 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
26 use core::slice::from_raw_parts_mut;
27 use core::sync::atomic;
28 use core::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release, SeqCst};
29
30 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
31 use crate::alloc::handle_alloc_error;
32 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
33 use crate::alloc::{box_free, WriteCloneIntoRaw};
34 use crate::alloc::{AllocError, Allocator, Global, Layout};
35 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
36 use crate::boxed::Box;
37 use crate::rc::is_dangling;
38 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
39 use crate::string::String;
40 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
41 use crate::vec::Vec;
42
43 #[cfg(test)]
44 mod tests;
45
46 /// A soft limit on the amount of references that may be made to an `Arc`.
47 ///
48 /// Going above this limit will abort your program (although not
49 /// necessarily) at _exactly_ `MAX_REFCOUNT + 1` references.
50 const MAX_REFCOUNT: usize = (isize::MAX) as usize;
51
52 #[cfg(not(sanitize = "thread"))]
53 macro_rules! acquire {
54     ($x:expr) => {
55         atomic::fence(Acquire)
56     };
57 }
58
59 // ThreadSanitizer does not support memory fences. To avoid false positive
60 // reports in Arc / Weak implementation use atomic loads for synchronization
61 // instead.
62 #[cfg(sanitize = "thread")]
63 macro_rules! acquire {
64     ($x:expr) => {
65         $x.load(Acquire)
66     };
67 }
68
69 /// A thread-safe reference-counting pointer. 'Arc' stands for 'Atomically
70 /// Reference Counted'.
71 ///
72 /// The type `Arc<T>` provides shared ownership of a value of type `T`,
73 /// allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on `Arc` produces
74 /// a new `Arc` instance, which points to the same allocation on the heap as the
75 /// source `Arc`, while increasing a reference count. When the last `Arc`
76 /// pointer to a given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
77 /// referred to as "inner value") is also dropped.
78 ///
79 /// Shared references in Rust disallow mutation by default, and `Arc` is no
80 /// exception: you cannot generally obtain a mutable reference to something
81 /// inside an `Arc`. If you need to mutate through an `Arc`, use
82 /// [`Mutex`][mutex], [`RwLock`][rwlock], or one of the [`Atomic`][atomic]
83 /// types.
84 ///
85 /// ## Thread Safety
86 ///
87 /// Unlike [`Rc<T>`], `Arc<T>` uses atomic operations for its reference
88 /// counting. This means that it is thread-safe. The disadvantage is that
89 /// atomic operations are more expensive than ordinary memory accesses. If you
90 /// are not sharing reference-counted allocations between threads, consider using
91 /// [`Rc<T>`] for lower overhead. [`Rc<T>`] is a safe default, because the
92 /// compiler will catch any attempt to send an [`Rc<T>`] between threads.
93 /// However, a library might choose `Arc<T>` in order to give library consumers
94 /// more flexibility.
95 ///
96 /// `Arc<T>` will implement [`Send`] and [`Sync`] as long as the `T` implements
97 /// [`Send`] and [`Sync`]. Why can't you put a non-thread-safe type `T` in an
98 /// `Arc<T>` to make it thread-safe? This may be a bit counter-intuitive at
99 /// first: after all, isn't the point of `Arc<T>` thread safety? The key is
100 /// this: `Arc<T>` makes it thread safe to have multiple ownership of the same
101 /// data, but it  doesn't add thread safety to its data. Consider
102 /// `Arc<`[`RefCell<T>`]`>`. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
103 /// [`Send`], `Arc<`[`RefCell<T>`]`>` would be as well. But then we'd have a problem:
104 /// [`RefCell<T>`] is not thread safe; it keeps track of the borrowing count using
105 /// non-atomic operations.
106 ///
107 /// In the end, this means that you may need to pair `Arc<T>` with some sort of
108 /// [`std::sync`] type, usually [`Mutex<T>`][mutex].
109 ///
110 /// ## Breaking cycles with `Weak`
111 ///
112 /// The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
113 /// [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
114 /// to an `Arc`, but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
115 /// already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
116 /// inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
117 /// (the backing store for the value) alive.
118 ///
119 /// A cycle between `Arc` pointers will never be deallocated. For this reason,
120 /// [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have
121 /// strong `Arc` pointers from parent nodes to children, and [`Weak`]
122 /// pointers from children back to their parents.
123 ///
124 /// # Cloning references
125 ///
126 /// Creating a new reference from an existing reference-counted pointer is done using the
127 /// `Clone` trait implemented for [`Arc<T>`][Arc] and [`Weak<T>`][Weak].
128 ///
129 /// ```
130 /// use std::sync::Arc;
131 /// let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
132 /// // The two syntaxes below are equivalent.
133 /// let a = foo.clone();
134 /// let b = Arc::clone(&foo);
135 /// // a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location
136 /// ```
137 ///
138 /// ## `Deref` behavior
139 ///
140 /// `Arc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`][deref] trait),
141 /// so you can call `T`'s methods on a value of type `Arc<T>`. To avoid name
142 /// clashes with `T`'s methods, the methods of `Arc<T>` itself are associated
143 /// functions, called using [fully qualified syntax]:
144 ///
145 /// ```
146 /// use std::sync::Arc;
147 ///
148 /// let my_arc = Arc::new(());
149 /// Arc::downgrade(&my_arc);
150 /// ```
151 ///
152 /// `Arc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
153 /// fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
154 /// while others prefer using method-call syntax.
155 ///
156 /// ```
157 /// use std::sync::Arc;
158 ///
159 /// let arc = Arc::new(());
160 /// // Method-call syntax
161 /// let arc2 = arc.clone();
162 /// // Fully qualified syntax
163 /// let arc3 = Arc::clone(&arc);
164 /// ```
165 ///
166 /// [`Weak<T>`][Weak] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
167 /// already been dropped.
168 ///
169 /// [`Rc<T>`]: crate::rc::Rc
170 /// [clone]: Clone::clone
171 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
172 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
173 /// [atomic]: core::sync::atomic
174 /// [`Send`]: core::marker::Send
175 /// [`Sync`]: core::marker::Sync
176 /// [deref]: core::ops::Deref
177 /// [downgrade]: Arc::downgrade
178 /// [upgrade]: Weak::upgrade
179 /// [`RefCell<T>`]: core::cell::RefCell
180 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
181 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
182 /// [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
183 ///
184 /// # Examples
185 ///
186 /// Sharing some immutable data between threads:
187 ///
188 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
189 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
190 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
191 // tests.
192 /// ```no_run
193 /// use std::sync::Arc;
194 /// use std::thread;
195 ///
196 /// let five = Arc::new(5);
197 ///
198 /// for _ in 0..10 {
199 ///     let five = Arc::clone(&five);
200 ///
201 ///     thread::spawn(move || {
202 ///         println!("{:?}", five);
203 ///     });
204 /// }
205 /// ```
206 ///
207 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
208 ///
209 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize
210 ///
211 /// ```no_run
212 /// use std::sync::Arc;
213 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
214 /// use std::thread;
215 ///
216 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
217 ///
218 /// for _ in 0..10 {
219 ///     let val = Arc::clone(&val);
220 ///
221 ///     thread::spawn(move || {
222 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
223 ///         println!("{:?}", v);
224 ///     });
225 /// }
226 /// ```
227 ///
228 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
229 /// counting in general.
230 ///
231 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
232 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
233 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
234 pub struct Arc<T: ?Sized> {
235     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
236     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
237 }
238
239 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
240 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
241 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
242 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
243
244 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
245 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Arc<T> {}
246
247 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
248 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
249
250 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
251 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
252
253 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
254     fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
255         Self { ptr, phantom: PhantomData }
256     }
257
258     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
259         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
260     }
261 }
262
263 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
264 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
265 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Arc`]`<T>>`.
266 ///
267 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
268 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
269 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
270 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
271 /// itself (the backing store) from being deallocated.
272 ///
273 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
274 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
275 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
276 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
277 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
278 /// pointers from children back to their parents.
279 ///
280 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
281 ///
282 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
283 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
284 pub struct Weak<T: ?Sized> {
285     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
286     // but it is not necessarily a valid pointer.
287     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
288     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
289     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
290     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
291     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
292 }
293
294 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
295 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
296 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
297 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
298
299 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
300 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
301 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
302 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
303
304 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
305 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
306     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
307         write!(f, "(Weak)")
308     }
309 }
310
311 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
312 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
313 // inner types.
314 #[repr(C)]
315 struct ArcInner<T: ?Sized> {
316     strong: atomic::AtomicUsize,
317
318     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
319     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
320     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
321     weak: atomic::AtomicUsize,
322
323     data: T,
324 }
325
326 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
327 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
328
329 impl<T> Arc<T> {
330     /// Constructs a new `Arc<T>`.
331     ///
332     /// # Examples
333     ///
334     /// ```
335     /// use std::sync::Arc;
336     ///
337     /// let five = Arc::new(5);
338     /// ```
339     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
340     #[inline]
341     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
342     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
343         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
344         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
345         let x: Box<_> = box ArcInner {
346             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
347             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
348             data,
349         };
350         Self::from_inner(Box::leak(x).into())
351     }
352
353     /// Constructs a new `Arc<T>` using a weak reference to itself. Attempting
354     /// to upgrade the weak reference before this function returns will result
355     /// in a `None` value. However, the weak reference may be cloned freely and
356     /// stored for use at a later time.
357     ///
358     /// # Examples
359     /// ```
360     /// #![feature(arc_new_cyclic)]
361     /// #![allow(dead_code)]
362     ///
363     /// use std::sync::{Arc, Weak};
364     ///
365     /// struct Foo {
366     ///     me: Weak<Foo>,
367     /// }
368     ///
369     /// let foo = Arc::new_cyclic(|me| Foo {
370     ///     me: me.clone(),
371     /// });
372     /// ```
373     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
374     #[inline]
375     #[unstable(feature = "arc_new_cyclic", issue = "75861")]
376     pub fn new_cyclic(data_fn: impl FnOnce(&Weak<T>) -> T) -> Arc<T> {
377         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
378         // weak reference.
379         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box ArcInner {
380             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
381             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
382             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
383         })
384         .into();
385         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
386
387         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
388
389         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
390         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
391         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
392         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
393         // updates to the weak reference count which might not be necessary
394         // otherwise.
395         let data = data_fn(&weak);
396
397         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
398         // reference into a strong reference.
399         unsafe {
400             let inner = init_ptr.as_ptr();
401             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
402
403             // The above write to the data field must be visible to any threads which
404             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
405             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
406             //
407             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
408             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
409             // non-upgradeable `Weak`:
410             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
411             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
412             //
413             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
414             // possible with safe code alone.
415             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
416             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
417         }
418
419         let strong = Arc::from_inner(init_ptr);
420
421         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
422         // so don't run the destructor for our old weak reference.
423         mem::forget(weak);
424         strong
425     }
426
427     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
428     ///
429     /// # Examples
430     ///
431     /// ```
432     /// #![feature(new_uninit)]
433     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
434     ///
435     /// use std::sync::Arc;
436     ///
437     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
438     ///
439     /// let five = unsafe {
440     ///     // Deferred initialization:
441     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
442     ///
443     ///     five.assume_init()
444     /// };
445     ///
446     /// assert_eq!(*five, 5)
447     /// ```
448     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
449     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
450     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
451         unsafe {
452             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
453                 Layout::new::<T>(),
454                 |layout| Global.allocate(layout),
455                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
456             ))
457         }
458     }
459
460     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
461     /// being filled with `0` bytes.
462     ///
463     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
464     /// of this method.
465     ///
466     /// # Examples
467     ///
468     /// ```
469     /// #![feature(new_uninit)]
470     ///
471     /// use std::sync::Arc;
472     ///
473     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
474     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
475     ///
476     /// assert_eq!(*zero, 0)
477     /// ```
478     ///
479     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
480     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
481     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
482     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
483         unsafe {
484             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
485                 Layout::new::<T>(),
486                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
487                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
488             ))
489         }
490     }
491
492     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
493     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
494     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
495     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
496     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
497         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
498     }
499
500     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`, return an error if allocation fails.
501     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
502     #[inline]
503     pub fn try_pin(data: T) -> Result<Pin<Arc<T>>, AllocError> {
504         unsafe { Ok(Pin::new_unchecked(Arc::try_new(data)?)) }
505     }
506
507     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
508     ///
509     /// # Examples
510     ///
511     /// ```
512     /// #![feature(allocator_api)]
513     /// use std::sync::Arc;
514     ///
515     /// let five = Arc::try_new(5)?;
516     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
517     /// ```
518     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
519     #[inline]
520     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
521         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
522         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
523         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
524             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
525             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
526             data,
527         })?;
528         Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into()))
529     }
530
531     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
532     /// if allocation fails.
533     ///
534     /// # Examples
535     ///
536     /// ```
537     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
538     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
539     ///
540     /// use std::sync::Arc;
541     ///
542     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
543     ///
544     /// let five = unsafe {
545     ///     // Deferred initialization:
546     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
547     ///
548     ///     five.assume_init()
549     /// };
550     ///
551     /// assert_eq!(*five, 5);
552     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
553     /// ```
554     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
555     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
556     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
557         unsafe {
558             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
559                 Layout::new::<T>(),
560                 |layout| Global.allocate(layout),
561                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
562             )?))
563         }
564     }
565
566     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
567     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
568     ///
569     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
570     /// of this method.
571     ///
572     /// # Examples
573     ///
574     /// ```
575     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
576     ///
577     /// use std::sync::Arc;
578     ///
579     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
580     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
581     ///
582     /// assert_eq!(*zero, 0);
583     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
584     /// ```
585     ///
586     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
587     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
588     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
589     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
590         unsafe {
591             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
592                 Layout::new::<T>(),
593                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
594                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
595             )?))
596         }
597     }
598     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
599     ///
600     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
601     /// passed in.
602     ///
603     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
604     ///
605     /// # Examples
606     ///
607     /// ```
608     /// use std::sync::Arc;
609     ///
610     /// let x = Arc::new(3);
611     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
612     ///
613     /// let x = Arc::new(4);
614     /// let _y = Arc::clone(&x);
615     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
616     /// ```
617     #[inline]
618     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
619     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
620         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
621             return Err(this);
622         }
623
624         acquire!(this.inner().strong);
625
626         unsafe {
627             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
628
629             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
630             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
631             mem::forget(this);
632
633             Ok(elem)
634         }
635     }
636 }
637
638 impl<T> Arc<[T]> {
639     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
640     ///
641     /// # Examples
642     ///
643     /// ```
644     /// #![feature(new_uninit)]
645     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
646     ///
647     /// use std::sync::Arc;
648     ///
649     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
650     ///
651     /// let values = unsafe {
652     ///     // Deferred initialization:
653     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
654     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
655     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
656     ///
657     ///     values.assume_init()
658     /// };
659     ///
660     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
661     /// ```
662     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
663     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
664     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
665         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
666     }
667
668     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
669     /// filled with `0` bytes.
670     ///
671     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
672     /// incorrect usage of this method.
673     ///
674     /// # Examples
675     ///
676     /// ```
677     /// #![feature(new_uninit)]
678     ///
679     /// use std::sync::Arc;
680     ///
681     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
682     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
683     ///
684     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
685     /// ```
686     ///
687     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
688     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
689     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
690     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
691         unsafe {
692             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
693                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
694                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
695                 |mem| {
696                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
697                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
698                 },
699             ))
700         }
701     }
702 }
703
704 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
705     /// Converts to `Arc<T>`.
706     ///
707     /// # Safety
708     ///
709     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
710     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
711     /// really is in an initialized state.
712     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
713     /// causes immediate undefined behavior.
714     ///
715     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
716     ///
717     /// # Examples
718     ///
719     /// ```
720     /// #![feature(new_uninit)]
721     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
722     ///
723     /// use std::sync::Arc;
724     ///
725     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
726     ///
727     /// let five = unsafe {
728     ///     // Deferred initialization:
729     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
730     ///
731     ///     five.assume_init()
732     /// };
733     ///
734     /// assert_eq!(*five, 5)
735     /// ```
736     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
737     #[inline]
738     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
739         Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
740     }
741 }
742
743 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
744     /// Converts to `Arc<[T]>`.
745     ///
746     /// # Safety
747     ///
748     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
749     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
750     /// really is in an initialized state.
751     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
752     /// causes immediate undefined behavior.
753     ///
754     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
755     ///
756     /// # Examples
757     ///
758     /// ```
759     /// #![feature(new_uninit)]
760     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
761     ///
762     /// use std::sync::Arc;
763     ///
764     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
765     ///
766     /// let values = unsafe {
767     ///     // Deferred initialization:
768     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
769     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
770     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
771     ///
772     ///     values.assume_init()
773     /// };
774     ///
775     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
776     /// ```
777     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
778     #[inline]
779     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
780         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
781     }
782 }
783
784 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
785     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
786     ///
787     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
788     /// [`Arc::from_raw`].
789     ///
790     /// # Examples
791     ///
792     /// ```
793     /// use std::sync::Arc;
794     ///
795     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
796     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
797     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
798     /// ```
799     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
800     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
801         let ptr = Self::as_ptr(&this);
802         mem::forget(this);
803         ptr
804     }
805
806     /// Provides a raw pointer to the data.
807     ///
808     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
809     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
810     ///
811     /// # Examples
812     ///
813     /// ```
814     /// use std::sync::Arc;
815     ///
816     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
817     /// let y = Arc::clone(&x);
818     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
819     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
820     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
821     /// ```
822     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
823     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
824         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
825
826         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
827         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
828         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
829         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
830     }
831
832     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
833     ///
834     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
835     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
836     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
837     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
838     /// basically like transmuting references of different types. See
839     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
840     /// restrictions apply in this case.
841     ///
842     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
843     /// dropped once.
844     ///
845     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
846     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
847     ///
848     /// [into_raw]: Arc::into_raw
849     /// [transmute]: core::mem::transmute
850     ///
851     /// # Examples
852     ///
853     /// ```
854     /// use std::sync::Arc;
855     ///
856     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
857     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
858     ///
859     /// unsafe {
860     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
861     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
862     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
863     ///
864     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
865     /// }
866     ///
867     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
868     /// ```
869     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
870     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
871         unsafe {
872             let offset = data_offset(ptr);
873
874             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
875             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
876
877             Self::from_ptr(arc_ptr)
878         }
879     }
880
881     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
882     ///
883     /// # Examples
884     ///
885     /// ```
886     /// use std::sync::Arc;
887     ///
888     /// let five = Arc::new(5);
889     ///
890     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
891     /// ```
892     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
893     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
894         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
895         // below.
896         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
897
898         loop {
899             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
900             if cur == usize::MAX {
901                 hint::spin_loop();
902                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
903                 continue;
904             }
905
906             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
907             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
908             // to deal with overflow.
909
910             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
911             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
912             // events prior to that write happen before this read.
913             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
914                 Ok(_) => {
915                     // Make sure we do not create a dangling Weak
916                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
917                     return Weak { ptr: this.ptr };
918                 }
919                 Err(old) => cur = old,
920             }
921         }
922     }
923
924     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
925     ///
926     /// # Safety
927     ///
928     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
929     /// Another thread can change the weak count at any time,
930     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
931     ///
932     /// # Examples
933     ///
934     /// ```
935     /// use std::sync::Arc;
936     ///
937     /// let five = Arc::new(5);
938     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
939     ///
940     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
941     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
942     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
943     /// ```
944     #[inline]
945     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
946     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
947         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
948         // If the weak count is currently locked, the value of the
949         // count was 0 just before taking the lock.
950         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
951     }
952
953     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
954     ///
955     /// # Safety
956     ///
957     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
958     /// Another thread can change the strong count at any time,
959     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
960     ///
961     /// # Examples
962     ///
963     /// ```
964     /// use std::sync::Arc;
965     ///
966     /// let five = Arc::new(5);
967     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
968     ///
969     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
970     /// // the `Arc` between threads.
971     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
972     /// ```
973     #[inline]
974     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
975     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
976         this.inner().strong.load(SeqCst)
977     }
978
979     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
980     /// provided pointer by one.
981     ///
982     /// # Safety
983     ///
984     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
985     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
986     /// least 1) for the duration of this method.
987     ///
988     /// # Examples
989     ///
990     /// ```
991     /// use std::sync::Arc;
992     ///
993     /// let five = Arc::new(5);
994     ///
995     /// unsafe {
996     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
997     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
998     ///
999     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
1000     ///     // the `Arc` between threads.
1001     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1002     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1003     /// }
1004     /// ```
1005     #[inline]
1006     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1007     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1008         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1009         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1010         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1011         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1012     }
1013
1014     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1015     /// provided pointer by one.
1016     ///
1017     /// # Safety
1018     ///
1019     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1020     /// associated `Arc` 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 the final
1022     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1023     /// released.
1024     ///
1025     /// # Examples
1026     ///
1027     /// ```
1028     /// use std::sync::Arc;
1029     ///
1030     /// let five = Arc::new(5);
1031     ///
1032     /// unsafe {
1033     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1034     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1035     ///
1036     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1037     ///     // the `Arc` between threads.
1038     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1039     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1040     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1041     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1042     /// }
1043     /// ```
1044     #[inline]
1045     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1046     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1047         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1048     }
1049
1050     #[inline]
1051     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1052         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1053         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1054         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1055         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1056         // contents.
1057         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1058     }
1059
1060     // Non-inlined part of `drop`.
1061     #[inline(never)]
1062     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1063         // Destroy the data at this time, even though we must not free the box
1064         // allocation itself (there might still be weak pointers lying around).
1065         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1066
1067         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1068         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1069     }
1070
1071     #[inline]
1072     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1073     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1074     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1075     ///
1076     /// # Examples
1077     ///
1078     /// ```
1079     /// use std::sync::Arc;
1080     ///
1081     /// let five = Arc::new(5);
1082     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1083     /// let other_five = Arc::new(5);
1084     ///
1085     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1086     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1087     /// ```
1088     ///
1089     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1090     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1091         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1092     }
1093 }
1094
1095 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1096     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1097     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1098     ///
1099     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1100     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1101     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1102     unsafe fn allocate_for_layout(
1103         value_layout: Layout,
1104         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1105         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1106     ) -> *mut ArcInner<T> {
1107         // Calculate layout using the given value layout.
1108         // Previously, layout was calculated on the expression
1109         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1110         // reference (see #54908).
1111         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1112         unsafe {
1113             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1114                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1115         }
1116     }
1117
1118     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1119     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1120     /// returning an error if allocation fails.
1121     ///
1122     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1123     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1124     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1125         value_layout: Layout,
1126         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1127         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1128     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1129         // Calculate layout using the given value layout.
1130         // Previously, layout was calculated on the expression
1131         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1132         // reference (see #54908).
1133         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1134
1135         let ptr = allocate(layout)?;
1136
1137         // Initialize the ArcInner
1138         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1139         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1140
1141         unsafe {
1142             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1143             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1144         }
1145
1146         Ok(inner)
1147     }
1148
1149     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1150     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1151     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1152         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1153         unsafe {
1154             Self::allocate_for_layout(
1155                 Layout::for_value(&*ptr),
1156                 |layout| Global.allocate(layout),
1157                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1158             )
1159         }
1160     }
1161
1162     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1163     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1164         unsafe {
1165             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1166             let bptr = box_unique.as_ptr();
1167
1168             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1169             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1170
1171             // Copy value as bytes
1172             ptr::copy_nonoverlapping(
1173                 bptr as *const T as *const u8,
1174                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1175                 value_size,
1176             );
1177
1178             // Free the allocation without dropping its contents
1179             box_free(box_unique, alloc);
1180
1181             Self::from_ptr(ptr)
1182         }
1183     }
1184 }
1185
1186 impl<T> Arc<[T]> {
1187     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1188     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1189     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1190         unsafe {
1191             Self::allocate_for_layout(
1192                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1193                 |layout| Global.allocate(layout),
1194                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1195             )
1196         }
1197     }
1198
1199     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1200     ///
1201     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1202     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1203     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1204         unsafe {
1205             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1206
1207             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1208
1209             Self::from_ptr(ptr)
1210         }
1211     }
1212
1213     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1214     ///
1215     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1216     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1217     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1218         // Panic guard while cloning T elements.
1219         // In the event of a panic, elements that have been written
1220         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1221         struct Guard<T> {
1222             mem: NonNull<u8>,
1223             elems: *mut T,
1224             layout: Layout,
1225             n_elems: usize,
1226         }
1227
1228         impl<T> Drop for Guard<T> {
1229             fn drop(&mut self) {
1230                 unsafe {
1231                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1232                     ptr::drop_in_place(slice);
1233
1234                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1235                 }
1236             }
1237         }
1238
1239         unsafe {
1240             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1241
1242             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1243             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1244
1245             // Pointer to first element
1246             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1247
1248             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1249
1250             for (i, item) in iter.enumerate() {
1251                 ptr::write(elems.add(i), item);
1252                 guard.n_elems += 1;
1253             }
1254
1255             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1256             mem::forget(guard);
1257
1258             Self::from_ptr(ptr)
1259         }
1260     }
1261 }
1262
1263 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1264 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1265 trait ArcFromSlice<T> {
1266     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1267 }
1268
1269 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1270 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1271     #[inline]
1272     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1273         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1274     }
1275 }
1276
1277 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1278 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1279     #[inline]
1280     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1281         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1282     }
1283 }
1284
1285 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1286 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1287     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1288     ///
1289     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1290     /// strong reference count.
1291     ///
1292     /// # Examples
1293     ///
1294     /// ```
1295     /// use std::sync::Arc;
1296     ///
1297     /// let five = Arc::new(5);
1298     ///
1299     /// let _ = Arc::clone(&five);
1300     /// ```
1301     #[inline]
1302     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1303         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1304         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1305         // the object.
1306         //
1307         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1308         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1309         // references to an object can only be formed from an existing
1310         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1311         // another must already provide any required synchronization.
1312         //
1313         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1314         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1315
1316         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1317         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1318         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1319         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1320         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1321         // any realistic program.
1322         //
1323         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1324         // don't care to support it.
1325         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1326             abort();
1327         }
1328
1329         Self::from_inner(self.ptr)
1330     }
1331 }
1332
1333 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1334 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1335     type Target = T;
1336
1337     #[inline]
1338     fn deref(&self) -> &T {
1339         &self.inner().data
1340     }
1341 }
1342
1343 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1344 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1345
1346 impl<T: Clone> Arc<T> {
1347     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1348     ///
1349     /// If there are other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation,
1350     /// then `make_mut` will create a new allocation and invoke [`clone`][clone] on the inner value
1351     /// to ensure unique ownership. This is also referred to as clone-on-write.
1352     ///
1353     /// Note that this differs from the behavior of [`Rc::make_mut`] which disassociates
1354     /// any remaining `Weak` pointers.
1355     ///
1356     /// See also [`get_mut`][get_mut], which will fail rather than cloning.
1357     ///
1358     /// [clone]: Clone::clone
1359     /// [get_mut]: Arc::get_mut
1360     /// [`Rc::make_mut`]: super::rc::Rc::make_mut
1361     ///
1362     /// # Examples
1363     ///
1364     /// ```
1365     /// use std::sync::Arc;
1366     ///
1367     /// let mut data = Arc::new(5);
1368     ///
1369     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1370     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1371     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1372     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1373     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1374     ///
1375     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1376     /// assert_eq!(*data, 8);
1377     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1378     /// ```
1379     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1380     #[inline]
1381     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1382     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1383         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1384         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1385         // the memory to be deallocated.
1386         //
1387         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1388         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1389         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1390         // deallocated.
1391         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1392             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1393             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1394             let mut arc = Self::new_uninit();
1395             unsafe {
1396                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1397                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1398                 *this = arc.assume_init();
1399             }
1400         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1401             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1402             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1403             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1404
1405             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1406             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1407             // invalidate the other weak refs.
1408
1409             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1410             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1411             // locked by a thread with a strong reference.
1412
1413             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1414             // up the ArcInner as needed.
1415             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1416
1417             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1418             let mut arc = Self::new_uninit();
1419             unsafe {
1420                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1421                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1422                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1423             }
1424         } else {
1425             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1426             // strong ref count.
1427             this.inner().strong.store(1, Release);
1428         }
1429
1430         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1431         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1432         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1433     }
1434 }
1435
1436 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1437     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1438     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1439     ///
1440     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1441     /// mutate a shared value.
1442     ///
1443     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1444     /// the inner value when there are other pointers.
1445     ///
1446     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1447     /// [clone]: Clone::clone
1448     ///
1449     /// # Examples
1450     ///
1451     /// ```
1452     /// use std::sync::Arc;
1453     ///
1454     /// let mut x = Arc::new(3);
1455     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1456     /// assert_eq!(*x, 4);
1457     ///
1458     /// let _y = Arc::clone(&x);
1459     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1460     /// ```
1461     #[inline]
1462     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1463     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1464         if this.is_unique() {
1465             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1466             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1467             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1468             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1469             // reference to the inner data.
1470             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1471         } else {
1472             None
1473         }
1474     }
1475
1476     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1477     /// without any check.
1478     ///
1479     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1480     ///
1481     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1482     ///
1483     /// # Safety
1484     ///
1485     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1486     /// for the duration of the returned borrow.
1487     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1488     /// for example immediately after `Arc::new`.
1489     ///
1490     /// # Examples
1491     ///
1492     /// ```
1493     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1494     ///
1495     /// use std::sync::Arc;
1496     ///
1497     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1498     /// unsafe {
1499     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1500     /// }
1501     /// assert_eq!(*x, "foo");
1502     /// ```
1503     #[inline]
1504     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1505     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1506         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1507         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1508         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1509     }
1510
1511     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1512     /// the underlying data.
1513     ///
1514     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1515     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1516         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1517         // holder.
1518         //
1519         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1520         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1521         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1522         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1523         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1524             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1525             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1526             // is being dropped.
1527             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1528
1529             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1530             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1531             // after the write.
1532             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1533             unique
1534         } else {
1535             false
1536         }
1537     }
1538 }
1539
1540 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1541 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1542     /// Drops the `Arc`.
1543     ///
1544     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1545     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1546     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1547     ///
1548     /// # Examples
1549     ///
1550     /// ```
1551     /// use std::sync::Arc;
1552     ///
1553     /// struct Foo;
1554     ///
1555     /// impl Drop for Foo {
1556     ///     fn drop(&mut self) {
1557     ///         println!("dropped!");
1558     ///     }
1559     /// }
1560     ///
1561     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1562     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1563     ///
1564     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1565     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1566     /// ```
1567     #[inline]
1568     fn drop(&mut self) {
1569         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1570         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1571         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1572         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1573             return;
1574         }
1575
1576         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1577         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1578         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1579         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1580         // count, which happens before this fence, which happens before the
1581         // deletion of the data.
1582         //
1583         // As explained in the [Boost documentation][1],
1584         //
1585         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1586         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1587         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1588         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1589         // > through this reference must obviously happened before), and an
1590         // > "acquire" operation before deleting the object.
1591         //
1592         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1593         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1594         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1595         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1596         // running in thread B.
1597         //
1598         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1599         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1600         // situations. See [2].
1601         //
1602         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1603         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1604         acquire!(self.inner().strong);
1605
1606         unsafe {
1607             self.drop_slow();
1608         }
1609     }
1610 }
1611
1612 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1613     #[inline]
1614     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1615     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1616     ///
1617     /// # Examples
1618     ///
1619     /// ```
1620     /// use std::any::Any;
1621     /// use std::sync::Arc;
1622     ///
1623     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1624     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1625     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1626     ///     }
1627     /// }
1628     ///
1629     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1630     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1631     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1632     /// ```
1633     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1634     where
1635         T: Any + Send + Sync + 'static,
1636     {
1637         if (*self).is::<T>() {
1638             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1639             mem::forget(self);
1640             Ok(Arc::from_inner(ptr))
1641         } else {
1642             Err(self)
1643         }
1644     }
1645 }
1646
1647 impl<T> Weak<T> {
1648     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1649     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1650     ///
1651     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1652     ///
1653     /// # Examples
1654     ///
1655     /// ```
1656     /// use std::sync::Weak;
1657     ///
1658     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1659     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1660     /// ```
1661     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1662     pub fn new() -> Weak<T> {
1663         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1664     }
1665 }
1666
1667 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1668 /// making any assertions about the data field.
1669 struct WeakInner<'a> {
1670     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1671     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1672 }
1673
1674 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1675     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1676     ///
1677     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1678     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1679     ///
1680     /// # Examples
1681     ///
1682     /// ```
1683     /// use std::sync::Arc;
1684     /// use std::ptr;
1685     ///
1686     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1687     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1688     /// // Both point to the same object
1689     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1690     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1691     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1692     ///
1693     /// drop(strong);
1694     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1695     /// // undefined behaviour.
1696     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1697     /// ```
1698     ///
1699     /// [`null`]: core::ptr::null
1700     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1701     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1702         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1703
1704         if is_dangling(ptr) {
1705             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1706             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1707             ptr as *const T
1708         } else {
1709             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1710             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1711             // so use raw pointer manipulation.
1712             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1713         }
1714     }
1715
1716     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1717     ///
1718     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1719     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1720     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1721     ///
1722     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1723     /// [`as_ptr`] apply.
1724     ///
1725     /// # Examples
1726     ///
1727     /// ```
1728     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1729     ///
1730     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1731     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1732     /// let raw = weak.into_raw();
1733     ///
1734     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1735     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1736     ///
1737     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1738     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1739     /// ```
1740     ///
1741     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1742     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1743     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1744     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1745         let result = self.as_ptr();
1746         mem::forget(self);
1747         result
1748     }
1749
1750     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1751     ///
1752     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1753     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1754     ///
1755     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1756     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1757     ///
1758     /// # Safety
1759     ///
1760     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1761     /// weak reference.
1762     ///
1763     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1764     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1765     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1766     /// call to [`into_raw`].
1767     /// # Examples
1768     ///
1769     /// ```
1770     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1771     ///
1772     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1773     ///
1774     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1775     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1776     ///
1777     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1778     ///
1779     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1780     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1781     ///
1782     /// drop(strong);
1783     ///
1784     /// // Decrement the last weak count.
1785     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1786     /// ```
1787     ///
1788     /// [`new`]: Weak::new
1789     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1790     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1791     /// [`forget`]: std::mem::forget
1792     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1793     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1794         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1795
1796         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1797             // This is a dangling Weak.
1798             ptr as *mut ArcInner<T>
1799         } else {
1800             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1801             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1802             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1803             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1804             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1805             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1806         };
1807
1808         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1809         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1810     }
1811 }
1812
1813 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1814     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1815     /// dropping of the inner value if successful.
1816     ///
1817     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1818     ///
1819     /// # Examples
1820     ///
1821     /// ```
1822     /// use std::sync::Arc;
1823     ///
1824     /// let five = Arc::new(5);
1825     ///
1826     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1827     ///
1828     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1829     /// assert!(strong_five.is_some());
1830     ///
1831     /// // Destroy all strong pointers.
1832     /// drop(strong_five);
1833     /// drop(five);
1834     ///
1835     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1836     /// ```
1837     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1838     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1839         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1840         // fetch_add as this function should never take the reference count
1841         // from zero to one.
1842         let inner = self.inner()?;
1843
1844         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1845         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1846         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1847         // confirmed via the CAS below.
1848         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1849
1850         loop {
1851             if n == 0 {
1852                 return None;
1853             }
1854
1855             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1856             if n > MAX_REFCOUNT {
1857                 abort();
1858             }
1859
1860             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1861             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1862             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1863             // expect to observe the fully initialized value.
1864             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1865                 Ok(_) => return Some(Arc::from_inner(self.ptr)), // null checked above
1866                 Err(old) => n = old,
1867             }
1868         }
1869     }
1870
1871     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1872     ///
1873     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1874     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1875     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1876         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1877     }
1878
1879     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1880     /// allocation.
1881     ///
1882     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1883     /// strong pointers, this will return 0.
1884     ///
1885     /// # Accuracy
1886     ///
1887     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1888     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1889     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1890     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1891     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1892         self.inner()
1893             .map(|inner| {
1894                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1895                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1896                 if strong == 0 {
1897                     0
1898                 } else {
1899                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1900                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1901                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1902                     // was still around when we observed the weak count, and can
1903                     // therefore safely subtract it.
1904                     weak - 1
1905                 }
1906             })
1907             .unwrap_or(0)
1908     }
1909
1910     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1911     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1912     #[inline]
1913     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1914         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1915             None
1916         } else {
1917             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1918             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1919             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1920             Some(unsafe {
1921                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1922                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1923             })
1924         }
1925     }
1926
1927     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1928     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1929     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1930     ///
1931     /// # Notes
1932     ///
1933     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1934     /// other, even though they don't point to any allocation.
1935     ///
1936     /// # Examples
1937     ///
1938     /// ```
1939     /// use std::sync::Arc;
1940     ///
1941     /// let first_rc = Arc::new(5);
1942     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1943     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1944     ///
1945     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1946     ///
1947     /// let third_rc = Arc::new(5);
1948     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1949     ///
1950     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1951     /// ```
1952     ///
1953     /// Comparing `Weak::new`.
1954     ///
1955     /// ```
1956     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1957     ///
1958     /// let first = Weak::new();
1959     /// let second = Weak::new();
1960     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1961     ///
1962     /// let third_rc = Arc::new(());
1963     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1964     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1965     /// ```
1966     ///
1967     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1968     #[inline]
1969     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1970     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1971         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1972     }
1973 }
1974
1975 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1976 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1977     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1978     ///
1979     /// # Examples
1980     ///
1981     /// ```
1982     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1983     ///
1984     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
1985     ///
1986     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1987     /// ```
1988     #[inline]
1989     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1990         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
1991             inner
1992         } else {
1993             return Weak { ptr: self.ptr };
1994         };
1995         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
1996         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
1997         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
1998         // running this code in that case).
1999         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
2000
2001         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
2002         if old_size > MAX_REFCOUNT {
2003             abort();
2004         }
2005
2006         Weak { ptr: self.ptr }
2007     }
2008 }
2009
2010 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2011 impl<T> Default for Weak<T> {
2012     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2013     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2014     /// gives [`None`].
2015     ///
2016     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2017     ///
2018     /// # Examples
2019     ///
2020     /// ```
2021     /// use std::sync::Weak;
2022     ///
2023     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2024     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2025     /// ```
2026     fn default() -> Weak<T> {
2027         Weak::new()
2028     }
2029 }
2030
2031 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2032 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2033     /// Drops the `Weak` pointer.
2034     ///
2035     /// # Examples
2036     ///
2037     /// ```
2038     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2039     ///
2040     /// struct Foo;
2041     ///
2042     /// impl Drop for Foo {
2043     ///     fn drop(&mut self) {
2044     ///         println!("dropped!");
2045     ///     }
2046     /// }
2047     ///
2048     /// let foo = Arc::new(Foo);
2049     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2050     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2051     ///
2052     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2053     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2054     ///
2055     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2056     /// ```
2057     fn drop(&mut self) {
2058         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2059         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2060         // the memory orderings
2061         //
2062         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2063         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2064         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2065         // ref, which can only happen after the lock is released.
2066         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2067
2068         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2069             acquire!(inner.weak);
2070             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2071         }
2072     }
2073 }
2074
2075 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2076 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2077     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2078     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2079 }
2080
2081 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2082 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2083     #[inline]
2084     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2085         **self == **other
2086     }
2087     #[inline]
2088     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2089         **self != **other
2090     }
2091 }
2092
2093 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2094 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2095 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2096 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2097 /// the same value, than two `&T`s.
2098 ///
2099 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2100 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2101 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2102     #[inline]
2103     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2104         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2105     }
2106
2107     #[inline]
2108     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2109         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2110     }
2111 }
2112
2113 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2114 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2115     /// Equality for two `Arc`s.
2116     ///
2117     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2118     /// stored in different allocation.
2119     ///
2120     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2121     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2122     ///
2123     /// # Examples
2124     ///
2125     /// ```
2126     /// use std::sync::Arc;
2127     ///
2128     /// let five = Arc::new(5);
2129     ///
2130     /// assert!(five == Arc::new(5));
2131     /// ```
2132     #[inline]
2133     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2134         ArcEqIdent::eq(self, other)
2135     }
2136
2137     /// Inequality for two `Arc`s.
2138     ///
2139     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2140     ///
2141     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2142     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2143     ///
2144     /// # Examples
2145     ///
2146     /// ```
2147     /// use std::sync::Arc;
2148     ///
2149     /// let five = Arc::new(5);
2150     ///
2151     /// assert!(five != Arc::new(6));
2152     /// ```
2153     #[inline]
2154     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2155         ArcEqIdent::ne(self, other)
2156     }
2157 }
2158
2159 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2160 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2161     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2162     ///
2163     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2164     ///
2165     /// # Examples
2166     ///
2167     /// ```
2168     /// use std::sync::Arc;
2169     /// use std::cmp::Ordering;
2170     ///
2171     /// let five = Arc::new(5);
2172     ///
2173     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2174     /// ```
2175     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2176         (**self).partial_cmp(&**other)
2177     }
2178
2179     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2180     ///
2181     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2182     ///
2183     /// # Examples
2184     ///
2185     /// ```
2186     /// use std::sync::Arc;
2187     ///
2188     /// let five = Arc::new(5);
2189     ///
2190     /// assert!(five < Arc::new(6));
2191     /// ```
2192     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2193         *(*self) < *(*other)
2194     }
2195
2196     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2197     ///
2198     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2199     ///
2200     /// # Examples
2201     ///
2202     /// ```
2203     /// use std::sync::Arc;
2204     ///
2205     /// let five = Arc::new(5);
2206     ///
2207     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2208     /// ```
2209     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2210         *(*self) <= *(*other)
2211     }
2212
2213     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2214     ///
2215     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2216     ///
2217     /// # Examples
2218     ///
2219     /// ```
2220     /// use std::sync::Arc;
2221     ///
2222     /// let five = Arc::new(5);
2223     ///
2224     /// assert!(five > Arc::new(4));
2225     /// ```
2226     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2227         *(*self) > *(*other)
2228     }
2229
2230     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2231     ///
2232     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2233     ///
2234     /// # Examples
2235     ///
2236     /// ```
2237     /// use std::sync::Arc;
2238     ///
2239     /// let five = Arc::new(5);
2240     ///
2241     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2242     /// ```
2243     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2244         *(*self) >= *(*other)
2245     }
2246 }
2247 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2248 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2249     /// Comparison for two `Arc`s.
2250     ///
2251     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2252     ///
2253     /// # Examples
2254     ///
2255     /// ```
2256     /// use std::sync::Arc;
2257     /// use std::cmp::Ordering;
2258     ///
2259     /// let five = Arc::new(5);
2260     ///
2261     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2262     /// ```
2263     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2264         (**self).cmp(&**other)
2265     }
2266 }
2267 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2268 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2269
2270 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2271 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2272     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2273         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2274     }
2275 }
2276
2277 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2278 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2279     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2280         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2281     }
2282 }
2283
2284 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2285 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2286     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2287         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2288     }
2289 }
2290
2291 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2292 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2293 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2294     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2295     ///
2296     /// # Examples
2297     ///
2298     /// ```
2299     /// use std::sync::Arc;
2300     ///
2301     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2302     /// assert_eq!(*x, 0);
2303     /// ```
2304     fn default() -> Arc<T> {
2305         Arc::new(Default::default())
2306     }
2307 }
2308
2309 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2310 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2311     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2312         (**self).hash(state)
2313     }
2314 }
2315
2316 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2317 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2318 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2319     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2320     ///
2321     /// The conversion moves the value into a
2322     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2323     /// calling `Arc::new(t)`.
2324     ///
2325     /// # Example
2326     /// ```rust
2327     /// # use std::sync::Arc;
2328     /// let x = 5;
2329     /// let arc = Arc::new(5);
2330     ///
2331     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2332     /// ```
2333     fn from(t: T) -> Self {
2334         Arc::new(t)
2335     }
2336 }
2337
2338 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2339 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2340 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2341     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2342     ///
2343     /// # Example
2344     ///
2345     /// ```
2346     /// # use std::sync::Arc;
2347     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2348     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2349     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2350     /// ```
2351     #[inline]
2352     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2353         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2354     }
2355 }
2356
2357 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2358 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2359 impl From<&str> for Arc<str> {
2360     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2361     ///
2362     /// # Example
2363     ///
2364     /// ```
2365     /// # use std::sync::Arc;
2366     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2367     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2368     /// ```
2369     #[inline]
2370     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2371         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2372         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2373     }
2374 }
2375
2376 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2377 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2378 impl From<String> for Arc<str> {
2379     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2380     ///
2381     /// # Example
2382     ///
2383     /// ```
2384     /// # use std::sync::Arc;
2385     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2386     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2387     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2388     /// ```
2389     #[inline]
2390     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2391         Arc::from(&v[..])
2392     }
2393 }
2394
2395 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2396 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2397 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2398     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2399     ///
2400     /// # Example
2401     ///
2402     /// ```
2403     /// # use std::sync::Arc;
2404     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2405     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2406     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2407     /// ```
2408     #[inline]
2409     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2410         Arc::from_box(v)
2411     }
2412 }
2413
2414 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2415 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2416 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2417     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2418     ///
2419     /// # Example
2420     ///
2421     /// ```
2422     /// # use std::sync::Arc;
2423     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2424     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2425     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2426     /// ```
2427     #[inline]
2428     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2429         unsafe {
2430             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2431
2432             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2433             v.set_len(0);
2434
2435             arc
2436         }
2437     }
2438 }
2439
2440 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2441 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2442 where
2443     B: ToOwned + ?Sized,
2444     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2445 {
2446     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2447     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2448     ///
2449     /// # Example
2450     ///
2451     /// ```rust
2452     /// # use std::sync::Arc;
2453     /// # use std::borrow::Cow;
2454     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2455     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2456     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2457     /// ```
2458     #[inline]
2459     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2460         match cow {
2461             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2462             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2463         }
2464     }
2465 }
2466
2467 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2468 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2469     type Error = Arc<[T]>;
2470
2471     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2472         if boxed_slice.len() == N {
2473             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2474         } else {
2475             Err(boxed_slice)
2476         }
2477     }
2478 }
2479
2480 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2481 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2482 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2483     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2484     ///
2485     /// # Performance characteristics
2486     ///
2487     /// ## The general case
2488     ///
2489     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2490     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2491     ///
2492     /// ```rust
2493     /// # use std::sync::Arc;
2494     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2495     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2496     /// ```
2497     ///
2498     /// this behaves as if we wrote:
2499     ///
2500     /// ```rust
2501     /// # use std::sync::Arc;
2502     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2503     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2504     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2505     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2506     /// ```
2507     ///
2508     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2509     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2510     ///
2511     /// ## Iterators of known length
2512     ///
2513     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2514     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2515     ///
2516     /// ```rust
2517     /// # use std::sync::Arc;
2518     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2519     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2520     /// ```
2521     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2522         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2523     }
2524 }
2525
2526 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2527 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2528     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2529 }
2530
2531 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2532 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2533     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2534         self.collect::<Vec<T>>().into()
2535     }
2536 }
2537
2538 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2539 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2540     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2541         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2542         let (low, high) = self.size_hint();
2543         if let Some(high) = high {
2544             debug_assert_eq!(
2545                 low,
2546                 high,
2547                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2548                 (low, high)
2549             );
2550
2551             unsafe {
2552                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2553                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2554             }
2555         } else {
2556             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2557             // length exceeding `usize::MAX`.
2558             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2559             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2560             panic!("capacity overflow");
2561         }
2562     }
2563 }
2564
2565 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2566 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2567     fn borrow(&self) -> &T {
2568         &**self
2569     }
2570 }
2571
2572 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2573 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2574     fn as_ref(&self) -> &T {
2575         &**self
2576     }
2577 }
2578
2579 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2580 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2581
2582 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2583 ///
2584 /// # Safety
2585 ///
2586 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2587 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2588 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2589     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2590     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2591     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2592     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2593     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2594     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2595     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2596 }
2597
2598 #[inline]
2599 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2600     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2601     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2602 }