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Rollup merge of #89235 - yaahc:junit-formatting, r=kennytm
[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 /// <code>Arc<[RefCell\<T>]></code>. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
103 /// [`Send`], <code>Arc<[RefCell\<T>]></code> 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 /// [`RefCell<T>`]: core::cell::RefCell
181 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
182 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
183 /// [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
184 ///
185 /// # Examples
186 ///
187 /// Sharing some immutable data between threads:
188 ///
189 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
190 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
191 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
192 // tests.
193 /// ```no_run
194 /// use std::sync::Arc;
195 /// use std::thread;
196 ///
197 /// let five = Arc::new(5);
198 ///
199 /// for _ in 0..10 {
200 ///     let five = Arc::clone(&five);
201 ///
202 ///     thread::spawn(move || {
203 ///         println!("{:?}", five);
204 ///     });
205 /// }
206 /// ```
207 ///
208 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
209 ///
210 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize "sync::atomic::AtomicUsize"
211 ///
212 /// ```no_run
213 /// use std::sync::Arc;
214 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
215 /// use std::thread;
216 ///
217 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
218 ///
219 /// for _ in 0..10 {
220 ///     let val = Arc::clone(&val);
221 ///
222 ///     thread::spawn(move || {
223 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
224 ///         println!("{:?}", v);
225 ///     });
226 /// }
227 /// ```
228 ///
229 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
230 /// counting in general.
231 ///
232 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
233 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
234 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
235 pub struct Arc<T: ?Sized> {
236     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
237     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
238 }
239
240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
241 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
242 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
243 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
244
245 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
246 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Arc<T> {}
247
248 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
249 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
250
251 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
252 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
253
254 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
255     fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
256         Self { ptr, phantom: PhantomData }
257     }
258
259     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
260         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
261     }
262 }
263
264 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
265 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
266 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Arc]\<T>></code>.
267 ///
268 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
269 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
270 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
271 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
272 /// itself (the backing store) from being deallocated.
273 ///
274 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
275 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
276 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
277 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
278 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
279 /// pointers from children back to their parents.
280 ///
281 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
282 ///
283 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
284 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
285 pub struct Weak<T: ?Sized> {
286     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
287     // but it is not necessarily a valid pointer.
288     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
289     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
290     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
291     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
292     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
293 }
294
295 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
296 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
297 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
298 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
299
300 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
301 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
302 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
303 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
304
305 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
306 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
307     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
308         write!(f, "(Weak)")
309     }
310 }
311
312 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
313 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
314 // inner types.
315 #[repr(C)]
316 struct ArcInner<T: ?Sized> {
317     strong: atomic::AtomicUsize,
318
319     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
320     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
321     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
322     weak: atomic::AtomicUsize,
323
324     data: T,
325 }
326
327 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
328 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
329
330 impl<T> Arc<T> {
331     /// Constructs a new `Arc<T>`.
332     ///
333     /// # Examples
334     ///
335     /// ```
336     /// use std::sync::Arc;
337     ///
338     /// let five = Arc::new(5);
339     /// ```
340     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
341     #[inline]
342     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
343     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
344         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
345         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
346         let x: Box<_> = box ArcInner {
347             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
348             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
349             data,
350         };
351         Self::from_inner(Box::leak(x).into())
352     }
353
354     /// Constructs a new `Arc<T>` using a weak reference to itself. Attempting
355     /// to upgrade the weak reference before this function returns will result
356     /// in a `None` value. However, the weak reference may be cloned freely and
357     /// stored for use at a later time.
358     ///
359     /// # Examples
360     /// ```
361     /// #![feature(arc_new_cyclic)]
362     /// #![allow(dead_code)]
363     ///
364     /// use std::sync::{Arc, Weak};
365     ///
366     /// struct Foo {
367     ///     me: Weak<Foo>,
368     /// }
369     ///
370     /// let foo = Arc::new_cyclic(|me| Foo {
371     ///     me: me.clone(),
372     /// });
373     /// ```
374     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
375     #[inline]
376     #[unstable(feature = "arc_new_cyclic", issue = "75861")]
377     pub fn new_cyclic(data_fn: impl FnOnce(&Weak<T>) -> T) -> Arc<T> {
378         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
379         // weak reference.
380         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box ArcInner {
381             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
382             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
383             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
384         })
385         .into();
386         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
387
388         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
389
390         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
391         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
392         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
393         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
394         // updates to the weak reference count which might not be necessary
395         // otherwise.
396         let data = data_fn(&weak);
397
398         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
399         // reference into a strong reference.
400         unsafe {
401             let inner = init_ptr.as_ptr();
402             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
403
404             // The above write to the data field must be visible to any threads which
405             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
406             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
407             //
408             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
409             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
410             // non-upgradeable `Weak`:
411             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
412             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
413             //
414             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
415             // possible with safe code alone.
416             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
417             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
418         }
419
420         let strong = Arc::from_inner(init_ptr);
421
422         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
423         // so don't run the destructor for our old weak reference.
424         mem::forget(weak);
425         strong
426     }
427
428     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
429     ///
430     /// # Examples
431     ///
432     /// ```
433     /// #![feature(new_uninit)]
434     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
435     ///
436     /// use std::sync::Arc;
437     ///
438     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
439     ///
440     /// let five = unsafe {
441     ///     // Deferred initialization:
442     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
443     ///
444     ///     five.assume_init()
445     /// };
446     ///
447     /// assert_eq!(*five, 5)
448     /// ```
449     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
450     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
451     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
452         unsafe {
453             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
454                 Layout::new::<T>(),
455                 |layout| Global.allocate(layout),
456                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
457             ))
458         }
459     }
460
461     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
462     /// being filled with `0` bytes.
463     ///
464     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
465     /// of this method.
466     ///
467     /// # Examples
468     ///
469     /// ```
470     /// #![feature(new_uninit)]
471     ///
472     /// use std::sync::Arc;
473     ///
474     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
475     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
476     ///
477     /// assert_eq!(*zero, 0)
478     /// ```
479     ///
480     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
481     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
482     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
483     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
484         unsafe {
485             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
486                 Layout::new::<T>(),
487                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
488                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
489             ))
490         }
491     }
492
493     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
494     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
495     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
496     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
497     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
498         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
499     }
500
501     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`, return an error if allocation fails.
502     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
503     #[inline]
504     pub fn try_pin(data: T) -> Result<Pin<Arc<T>>, AllocError> {
505         unsafe { Ok(Pin::new_unchecked(Arc::try_new(data)?)) }
506     }
507
508     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
509     ///
510     /// # Examples
511     ///
512     /// ```
513     /// #![feature(allocator_api)]
514     /// use std::sync::Arc;
515     ///
516     /// let five = Arc::try_new(5)?;
517     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
518     /// ```
519     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
520     #[inline]
521     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
522         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
523         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
524         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
525             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
526             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
527             data,
528         })?;
529         Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into()))
530     }
531
532     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
533     /// if allocation fails.
534     ///
535     /// # Examples
536     ///
537     /// ```
538     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
539     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
540     ///
541     /// use std::sync::Arc;
542     ///
543     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
544     ///
545     /// let five = unsafe {
546     ///     // Deferred initialization:
547     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
548     ///
549     ///     five.assume_init()
550     /// };
551     ///
552     /// assert_eq!(*five, 5);
553     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
554     /// ```
555     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
556     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
557     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
558         unsafe {
559             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
560                 Layout::new::<T>(),
561                 |layout| Global.allocate(layout),
562                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
563             )?))
564         }
565     }
566
567     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
568     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
569     ///
570     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
571     /// of this method.
572     ///
573     /// # Examples
574     ///
575     /// ```
576     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
577     ///
578     /// use std::sync::Arc;
579     ///
580     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
581     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
582     ///
583     /// assert_eq!(*zero, 0);
584     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
585     /// ```
586     ///
587     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
588     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
589     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
590     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
591         unsafe {
592             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
593                 Layout::new::<T>(),
594                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
595                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
596             )?))
597         }
598     }
599     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
600     ///
601     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
602     /// passed in.
603     ///
604     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
605     ///
606     /// # Examples
607     ///
608     /// ```
609     /// use std::sync::Arc;
610     ///
611     /// let x = Arc::new(3);
612     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
613     ///
614     /// let x = Arc::new(4);
615     /// let _y = Arc::clone(&x);
616     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
617     /// ```
618     #[inline]
619     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
620     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
621         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
622             return Err(this);
623         }
624
625         acquire!(this.inner().strong);
626
627         unsafe {
628             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
629
630             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
631             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
632             mem::forget(this);
633
634             Ok(elem)
635         }
636     }
637 }
638
639 impl<T> Arc<[T]> {
640     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
641     ///
642     /// # Examples
643     ///
644     /// ```
645     /// #![feature(new_uninit)]
646     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
647     ///
648     /// use std::sync::Arc;
649     ///
650     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
651     ///
652     /// let values = unsafe {
653     ///     // Deferred initialization:
654     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
655     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
656     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
657     ///
658     ///     values.assume_init()
659     /// };
660     ///
661     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
662     /// ```
663     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
664     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
665     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
666         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
667     }
668
669     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
670     /// filled with `0` bytes.
671     ///
672     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
673     /// incorrect usage of this method.
674     ///
675     /// # Examples
676     ///
677     /// ```
678     /// #![feature(new_uninit)]
679     ///
680     /// use std::sync::Arc;
681     ///
682     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
683     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
684     ///
685     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
686     /// ```
687     ///
688     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
689     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
690     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
691     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
692         unsafe {
693             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
694                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
695                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
696                 |mem| {
697                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
698                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
699                 },
700             ))
701         }
702     }
703 }
704
705 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
706     /// Converts to `Arc<T>`.
707     ///
708     /// # Safety
709     ///
710     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
711     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
712     /// really is in an initialized state.
713     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
714     /// causes immediate undefined behavior.
715     ///
716     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
717     ///
718     /// # Examples
719     ///
720     /// ```
721     /// #![feature(new_uninit)]
722     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
723     ///
724     /// use std::sync::Arc;
725     ///
726     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
727     ///
728     /// let five = unsafe {
729     ///     // Deferred initialization:
730     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
731     ///
732     ///     five.assume_init()
733     /// };
734     ///
735     /// assert_eq!(*five, 5)
736     /// ```
737     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
738     #[inline]
739     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
740         Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
741     }
742 }
743
744 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
745     /// Converts to `Arc<[T]>`.
746     ///
747     /// # Safety
748     ///
749     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
750     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
751     /// really is in an initialized state.
752     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
753     /// causes immediate undefined behavior.
754     ///
755     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
756     ///
757     /// # Examples
758     ///
759     /// ```
760     /// #![feature(new_uninit)]
761     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
762     ///
763     /// use std::sync::Arc;
764     ///
765     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
766     ///
767     /// let values = unsafe {
768     ///     // Deferred initialization:
769     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
770     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
771     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
772     ///
773     ///     values.assume_init()
774     /// };
775     ///
776     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
777     /// ```
778     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
779     #[inline]
780     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
781         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
782     }
783 }
784
785 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
786     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
787     ///
788     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
789     /// [`Arc::from_raw`].
790     ///
791     /// # Examples
792     ///
793     /// ```
794     /// use std::sync::Arc;
795     ///
796     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
797     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
798     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
799     /// ```
800     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
801     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
802         let ptr = Self::as_ptr(&this);
803         mem::forget(this);
804         ptr
805     }
806
807     /// Provides a raw pointer to the data.
808     ///
809     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
810     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
811     ///
812     /// # Examples
813     ///
814     /// ```
815     /// use std::sync::Arc;
816     ///
817     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
818     /// let y = Arc::clone(&x);
819     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
820     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
821     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
822     /// ```
823     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
824     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
825         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
826
827         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
828         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
829         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
830         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
831     }
832
833     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
834     ///
835     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
836     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
837     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
838     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
839     /// basically like transmuting references of different types. See
840     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
841     /// restrictions apply in this case.
842     ///
843     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
844     /// dropped once.
845     ///
846     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
847     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
848     ///
849     /// [into_raw]: Arc::into_raw
850     /// [transmute]: core::mem::transmute
851     ///
852     /// # Examples
853     ///
854     /// ```
855     /// use std::sync::Arc;
856     ///
857     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
858     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
859     ///
860     /// unsafe {
861     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
862     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
863     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
864     ///
865     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
866     /// }
867     ///
868     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
869     /// ```
870     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
871     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
872         unsafe {
873             let offset = data_offset(ptr);
874
875             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
876             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
877
878             Self::from_ptr(arc_ptr)
879         }
880     }
881
882     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
883     ///
884     /// # Examples
885     ///
886     /// ```
887     /// use std::sync::Arc;
888     ///
889     /// let five = Arc::new(5);
890     ///
891     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
892     /// ```
893     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
894     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
895         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
896         // below.
897         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
898
899         loop {
900             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
901             if cur == usize::MAX {
902                 hint::spin_loop();
903                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
904                 continue;
905             }
906
907             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
908             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
909             // to deal with overflow.
910
911             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
912             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
913             // events prior to that write happen before this read.
914             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
915                 Ok(_) => {
916                     // Make sure we do not create a dangling Weak
917                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
918                     return Weak { ptr: this.ptr };
919                 }
920                 Err(old) => cur = old,
921             }
922         }
923     }
924
925     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
926     ///
927     /// # Safety
928     ///
929     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
930     /// Another thread can change the weak count at any time,
931     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
932     ///
933     /// # Examples
934     ///
935     /// ```
936     /// use std::sync::Arc;
937     ///
938     /// let five = Arc::new(5);
939     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
940     ///
941     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
942     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
943     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
944     /// ```
945     #[inline]
946     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
947     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
948         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
949         // If the weak count is currently locked, the value of the
950         // count was 0 just before taking the lock.
951         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
952     }
953
954     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
955     ///
956     /// # Safety
957     ///
958     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
959     /// Another thread can change the strong count at any time,
960     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
961     ///
962     /// # Examples
963     ///
964     /// ```
965     /// use std::sync::Arc;
966     ///
967     /// let five = Arc::new(5);
968     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
969     ///
970     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
971     /// // the `Arc` between threads.
972     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
973     /// ```
974     #[inline]
975     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
976     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
977         this.inner().strong.load(SeqCst)
978     }
979
980     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
981     /// provided pointer by one.
982     ///
983     /// # Safety
984     ///
985     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
986     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
987     /// least 1) for the duration of this method.
988     ///
989     /// # Examples
990     ///
991     /// ```
992     /// use std::sync::Arc;
993     ///
994     /// let five = Arc::new(5);
995     ///
996     /// unsafe {
997     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
998     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
999     ///
1000     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
1001     ///     // the `Arc` between threads.
1002     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1003     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1004     /// }
1005     /// ```
1006     #[inline]
1007     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1008     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1009         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1010         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1011         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1012         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1013     }
1014
1015     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1016     /// provided pointer by one.
1017     ///
1018     /// # Safety
1019     ///
1020     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1021     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1022     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1023     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1024     /// released.
1025     ///
1026     /// # Examples
1027     ///
1028     /// ```
1029     /// use std::sync::Arc;
1030     ///
1031     /// let five = Arc::new(5);
1032     ///
1033     /// unsafe {
1034     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1035     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1036     ///
1037     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1038     ///     // the `Arc` between threads.
1039     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1040     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1041     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1042     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1043     /// }
1044     /// ```
1045     #[inline]
1046     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1047     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1048         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1049     }
1050
1051     #[inline]
1052     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1053         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1054         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1055         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1056         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1057         // contents.
1058         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1059     }
1060
1061     // Non-inlined part of `drop`.
1062     #[inline(never)]
1063     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1064         // Destroy the data at this time, even though we must not free the box
1065         // allocation itself (there might still be weak pointers lying around).
1066         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1067
1068         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1069         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1070     }
1071
1072     #[inline]
1073     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1074     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1075     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1076     ///
1077     /// # Examples
1078     ///
1079     /// ```
1080     /// use std::sync::Arc;
1081     ///
1082     /// let five = Arc::new(5);
1083     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1084     /// let other_five = Arc::new(5);
1085     ///
1086     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1087     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1088     /// ```
1089     ///
1090     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1091     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1092         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1093     }
1094 }
1095
1096 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1097     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1098     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1099     ///
1100     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1101     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1102     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1103     unsafe fn allocate_for_layout(
1104         value_layout: Layout,
1105         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1106         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1107     ) -> *mut ArcInner<T> {
1108         // Calculate layout using the given value layout.
1109         // Previously, layout was calculated on the expression
1110         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1111         // reference (see #54908).
1112         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1113         unsafe {
1114             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1115                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1116         }
1117     }
1118
1119     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1120     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1121     /// returning an error if allocation fails.
1122     ///
1123     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1124     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1125     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1126         value_layout: Layout,
1127         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1128         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1129     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1130         // Calculate layout using the given value layout.
1131         // Previously, layout was calculated on the expression
1132         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1133         // reference (see #54908).
1134         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1135
1136         let ptr = allocate(layout)?;
1137
1138         // Initialize the ArcInner
1139         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1140         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1141
1142         unsafe {
1143             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1144             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1145         }
1146
1147         Ok(inner)
1148     }
1149
1150     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1151     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1152     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1153         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1154         unsafe {
1155             Self::allocate_for_layout(
1156                 Layout::for_value(&*ptr),
1157                 |layout| Global.allocate(layout),
1158                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1159             )
1160         }
1161     }
1162
1163     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1164     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1165         unsafe {
1166             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1167             let bptr = box_unique.as_ptr();
1168
1169             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1170             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1171
1172             // Copy value as bytes
1173             ptr::copy_nonoverlapping(
1174                 bptr as *const T as *const u8,
1175                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1176                 value_size,
1177             );
1178
1179             // Free the allocation without dropping its contents
1180             box_free(box_unique, alloc);
1181
1182             Self::from_ptr(ptr)
1183         }
1184     }
1185 }
1186
1187 impl<T> Arc<[T]> {
1188     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1189     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1190     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1191         unsafe {
1192             Self::allocate_for_layout(
1193                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1194                 |layout| Global.allocate(layout),
1195                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1196             )
1197         }
1198     }
1199
1200     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1201     ///
1202     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1203     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1204     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1205         unsafe {
1206             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1207
1208             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1209
1210             Self::from_ptr(ptr)
1211         }
1212     }
1213
1214     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1215     ///
1216     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1217     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1218     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1219         // Panic guard while cloning T elements.
1220         // In the event of a panic, elements that have been written
1221         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1222         struct Guard<T> {
1223             mem: NonNull<u8>,
1224             elems: *mut T,
1225             layout: Layout,
1226             n_elems: usize,
1227         }
1228
1229         impl<T> Drop for Guard<T> {
1230             fn drop(&mut self) {
1231                 unsafe {
1232                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1233                     ptr::drop_in_place(slice);
1234
1235                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1236                 }
1237             }
1238         }
1239
1240         unsafe {
1241             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1242
1243             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1244             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1245
1246             // Pointer to first element
1247             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1248
1249             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1250
1251             for (i, item) in iter.enumerate() {
1252                 ptr::write(elems.add(i), item);
1253                 guard.n_elems += 1;
1254             }
1255
1256             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1257             mem::forget(guard);
1258
1259             Self::from_ptr(ptr)
1260         }
1261     }
1262 }
1263
1264 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1265 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1266 trait ArcFromSlice<T> {
1267     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1268 }
1269
1270 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1271 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1272     #[inline]
1273     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1274         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1275     }
1276 }
1277
1278 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1279 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1280     #[inline]
1281     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1282         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1283     }
1284 }
1285
1286 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1287 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1288     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1289     ///
1290     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1291     /// strong reference count.
1292     ///
1293     /// # Examples
1294     ///
1295     /// ```
1296     /// use std::sync::Arc;
1297     ///
1298     /// let five = Arc::new(5);
1299     ///
1300     /// let _ = Arc::clone(&five);
1301     /// ```
1302     #[inline]
1303     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1304         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1305         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1306         // the object.
1307         //
1308         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1309         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1310         // references to an object can only be formed from an existing
1311         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1312         // another must already provide any required synchronization.
1313         //
1314         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1315         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1316
1317         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1318         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1319         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1320         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1321         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1322         // any realistic program.
1323         //
1324         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1325         // don't care to support it.
1326         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1327             abort();
1328         }
1329
1330         Self::from_inner(self.ptr)
1331     }
1332 }
1333
1334 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1335 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1336     type Target = T;
1337
1338     #[inline]
1339     fn deref(&self) -> &T {
1340         &self.inner().data
1341     }
1342 }
1343
1344 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1345 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1346
1347 impl<T: Clone> Arc<T> {
1348     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1349     ///
1350     /// If there are other `Arc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1351     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1352     /// referred to as clone-on-write.
1353     ///
1354     /// However, if there are no other `Arc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1355     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1356     /// be cloned.
1357     ///
1358     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1359     /// or diassociating [`Weak`] pointers.
1360     ///
1361     /// [`clone`]: Clone::clone
1362     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1363     ///
1364     /// # Examples
1365     ///
1366     /// ```
1367     /// use std::sync::Arc;
1368     ///
1369     /// let mut data = Arc::new(5);
1370     ///
1371     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1372     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1373     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1374     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1375     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1376     ///
1377     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1378     /// assert_eq!(*data, 8);
1379     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1380     /// ```
1381     ///
1382     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1383     ///
1384     /// ```
1385     /// use std::sync::Arc;
1386     ///
1387     /// let mut data = Arc::new(75);
1388     /// let weak = Arc::downgrade(&data);
1389     ///
1390     /// assert!(75 == *data);
1391     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1392     ///
1393     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;
1394     ///
1395     /// assert!(76 == *data);
1396     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1397     /// ```
1398     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1399     #[inline]
1400     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1401     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1402         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1403         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1404         // the memory to be deallocated.
1405         //
1406         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1407         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1408         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1409         // deallocated.
1410         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1411             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1412             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1413             let mut arc = Self::new_uninit();
1414             unsafe {
1415                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1416                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1417                 *this = arc.assume_init();
1418             }
1419         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1420             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1421             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1422             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1423
1424             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1425             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1426             // invalidate the other weak refs.
1427
1428             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1429             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1430             // locked by a thread with a strong reference.
1431
1432             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1433             // up the ArcInner as needed.
1434             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1435
1436             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1437             let mut arc = Self::new_uninit();
1438             unsafe {
1439                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1440                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1441                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1442             }
1443         } else {
1444             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1445             // strong ref count.
1446             this.inner().strong.store(1, Release);
1447         }
1448
1449         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1450         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1451         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1452     }
1453 }
1454
1455 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1456     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1457     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1458     ///
1459     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1460     /// mutate a shared value.
1461     ///
1462     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1463     /// the inner value when there are other `Arc` pointers.
1464     ///
1465     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1466     /// [clone]: Clone::clone
1467     ///
1468     /// # Examples
1469     ///
1470     /// ```
1471     /// use std::sync::Arc;
1472     ///
1473     /// let mut x = Arc::new(3);
1474     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1475     /// assert_eq!(*x, 4);
1476     ///
1477     /// let _y = Arc::clone(&x);
1478     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1479     /// ```
1480     #[inline]
1481     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1482     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1483         if this.is_unique() {
1484             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1485             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1486             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1487             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1488             // reference to the inner data.
1489             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1490         } else {
1491             None
1492         }
1493     }
1494
1495     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1496     /// without any check.
1497     ///
1498     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1499     ///
1500     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1501     ///
1502     /// # Safety
1503     ///
1504     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1505     /// for the duration of the returned borrow.
1506     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1507     /// for example immediately after `Arc::new`.
1508     ///
1509     /// # Examples
1510     ///
1511     /// ```
1512     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1513     ///
1514     /// use std::sync::Arc;
1515     ///
1516     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1517     /// unsafe {
1518     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1519     /// }
1520     /// assert_eq!(*x, "foo");
1521     /// ```
1522     #[inline]
1523     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1524     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1525         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1526         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1527         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1528     }
1529
1530     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1531     /// the underlying data.
1532     ///
1533     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1534     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1535         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1536         // holder.
1537         //
1538         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1539         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1540         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1541         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1542         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1543             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1544             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1545             // is being dropped.
1546             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1547
1548             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1549             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1550             // after the write.
1551             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1552             unique
1553         } else {
1554             false
1555         }
1556     }
1557 }
1558
1559 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1560 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1561     /// Drops the `Arc`.
1562     ///
1563     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1564     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1565     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1566     ///
1567     /// # Examples
1568     ///
1569     /// ```
1570     /// use std::sync::Arc;
1571     ///
1572     /// struct Foo;
1573     ///
1574     /// impl Drop for Foo {
1575     ///     fn drop(&mut self) {
1576     ///         println!("dropped!");
1577     ///     }
1578     /// }
1579     ///
1580     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1581     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1582     ///
1583     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1584     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1585     /// ```
1586     #[inline]
1587     fn drop(&mut self) {
1588         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1589         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1590         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1591         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1592             return;
1593         }
1594
1595         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1596         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1597         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1598         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1599         // count, which happens before this fence, which happens before the
1600         // deletion of the data.
1601         //
1602         // As explained in the [Boost documentation][1],
1603         //
1604         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1605         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1606         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1607         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1608         // > through this reference must obviously happened before), and an
1609         // > "acquire" operation before deleting the object.
1610         //
1611         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1612         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1613         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1614         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1615         // running in thread B.
1616         //
1617         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1618         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1619         // situations. See [2].
1620         //
1621         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1622         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1623         acquire!(self.inner().strong);
1624
1625         unsafe {
1626             self.drop_slow();
1627         }
1628     }
1629 }
1630
1631 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1632     #[inline]
1633     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1634     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1635     ///
1636     /// # Examples
1637     ///
1638     /// ```
1639     /// use std::any::Any;
1640     /// use std::sync::Arc;
1641     ///
1642     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1643     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1644     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1645     ///     }
1646     /// }
1647     ///
1648     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1649     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1650     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1651     /// ```
1652     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1653     where
1654         T: Any + Send + Sync + 'static,
1655     {
1656         if (*self).is::<T>() {
1657             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1658             mem::forget(self);
1659             Ok(Arc::from_inner(ptr))
1660         } else {
1661             Err(self)
1662         }
1663     }
1664 }
1665
1666 impl<T> Weak<T> {
1667     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1668     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1669     ///
1670     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1671     ///
1672     /// # Examples
1673     ///
1674     /// ```
1675     /// use std::sync::Weak;
1676     ///
1677     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1678     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1679     /// ```
1680     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1681     pub fn new() -> Weak<T> {
1682         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1683     }
1684 }
1685
1686 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1687 /// making any assertions about the data field.
1688 struct WeakInner<'a> {
1689     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1690     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1691 }
1692
1693 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1694     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1695     ///
1696     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1697     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1698     ///
1699     /// # Examples
1700     ///
1701     /// ```
1702     /// use std::sync::Arc;
1703     /// use std::ptr;
1704     ///
1705     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1706     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1707     /// // Both point to the same object
1708     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1709     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1710     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1711     ///
1712     /// drop(strong);
1713     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1714     /// // undefined behaviour.
1715     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1716     /// ```
1717     ///
1718     /// [`null`]: core::ptr::null "ptr::null"
1719     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1720     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1721         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1722
1723         if is_dangling(ptr) {
1724             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1725             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1726             ptr as *const T
1727         } else {
1728             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1729             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1730             // so use raw pointer manipulation.
1731             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1732         }
1733     }
1734
1735     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1736     ///
1737     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1738     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1739     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1740     ///
1741     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1742     /// [`as_ptr`] apply.
1743     ///
1744     /// # Examples
1745     ///
1746     /// ```
1747     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1748     ///
1749     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1750     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1751     /// let raw = weak.into_raw();
1752     ///
1753     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1754     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1755     ///
1756     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1757     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1758     /// ```
1759     ///
1760     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1761     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1762     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1763     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1764         let result = self.as_ptr();
1765         mem::forget(self);
1766         result
1767     }
1768
1769     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1770     ///
1771     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1772     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1773     ///
1774     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1775     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1776     ///
1777     /// # Safety
1778     ///
1779     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1780     /// weak reference.
1781     ///
1782     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1783     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1784     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1785     /// call to [`into_raw`].
1786     /// # Examples
1787     ///
1788     /// ```
1789     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1790     ///
1791     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1792     ///
1793     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1794     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1795     ///
1796     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1797     ///
1798     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1799     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1800     ///
1801     /// drop(strong);
1802     ///
1803     /// // Decrement the last weak count.
1804     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1805     /// ```
1806     ///
1807     /// [`new`]: Weak::new
1808     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1809     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1810     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1811     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1812         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1813
1814         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1815             // This is a dangling Weak.
1816             ptr as *mut ArcInner<T>
1817         } else {
1818             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1819             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1820             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1821             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1822             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1823             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1824         };
1825
1826         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1827         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1828     }
1829 }
1830
1831 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1832     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1833     /// dropping of the inner value if successful.
1834     ///
1835     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1836     ///
1837     /// # Examples
1838     ///
1839     /// ```
1840     /// use std::sync::Arc;
1841     ///
1842     /// let five = Arc::new(5);
1843     ///
1844     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1845     ///
1846     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1847     /// assert!(strong_five.is_some());
1848     ///
1849     /// // Destroy all strong pointers.
1850     /// drop(strong_five);
1851     /// drop(five);
1852     ///
1853     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1854     /// ```
1855     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1856     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1857         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1858         // fetch_add as this function should never take the reference count
1859         // from zero to one.
1860         let inner = self.inner()?;
1861
1862         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1863         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1864         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1865         // confirmed via the CAS below.
1866         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1867
1868         loop {
1869             if n == 0 {
1870                 return None;
1871             }
1872
1873             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1874             if n > MAX_REFCOUNT {
1875                 abort();
1876             }
1877
1878             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1879             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1880             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1881             // expect to observe the fully initialized value.
1882             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1883                 Ok(_) => return Some(Arc::from_inner(self.ptr)), // null checked above
1884                 Err(old) => n = old,
1885             }
1886         }
1887     }
1888
1889     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1890     ///
1891     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1892     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1893     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1894         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1895     }
1896
1897     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1898     /// allocation.
1899     ///
1900     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1901     /// strong pointers, this will return 0.
1902     ///
1903     /// # Accuracy
1904     ///
1905     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1906     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1907     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1908     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1909     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1910         self.inner()
1911             .map(|inner| {
1912                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1913                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1914                 if strong == 0 {
1915                     0
1916                 } else {
1917                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1918                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1919                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1920                     // was still around when we observed the weak count, and can
1921                     // therefore safely subtract it.
1922                     weak - 1
1923                 }
1924             })
1925             .unwrap_or(0)
1926     }
1927
1928     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1929     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1930     #[inline]
1931     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1932         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1933             None
1934         } else {
1935             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1936             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1937             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1938             Some(unsafe {
1939                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1940                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1941             })
1942         }
1943     }
1944
1945     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1946     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1947     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1948     ///
1949     /// # Notes
1950     ///
1951     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1952     /// other, even though they don't point to any allocation.
1953     ///
1954     /// # Examples
1955     ///
1956     /// ```
1957     /// use std::sync::Arc;
1958     ///
1959     /// let first_rc = Arc::new(5);
1960     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1961     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1962     ///
1963     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1964     ///
1965     /// let third_rc = Arc::new(5);
1966     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1967     ///
1968     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1969     /// ```
1970     ///
1971     /// Comparing `Weak::new`.
1972     ///
1973     /// ```
1974     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1975     ///
1976     /// let first = Weak::new();
1977     /// let second = Weak::new();
1978     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1979     ///
1980     /// let third_rc = Arc::new(());
1981     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1982     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1983     /// ```
1984     ///
1985     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1986     #[inline]
1987     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1988     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1989         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1990     }
1991 }
1992
1993 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1994 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1995     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1996     ///
1997     /// # Examples
1998     ///
1999     /// ```
2000     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2001     ///
2002     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
2003     ///
2004     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2005     /// ```
2006     #[inline]
2007     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2008         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
2009             inner
2010         } else {
2011             return Weak { ptr: self.ptr };
2012         };
2013         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
2014         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
2015         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
2016         // running this code in that case).
2017         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
2018
2019         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
2020         if old_size > MAX_REFCOUNT {
2021             abort();
2022         }
2023
2024         Weak { ptr: self.ptr }
2025     }
2026 }
2027
2028 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2029 impl<T> Default for Weak<T> {
2030     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2031     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2032     /// gives [`None`].
2033     ///
2034     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2035     ///
2036     /// # Examples
2037     ///
2038     /// ```
2039     /// use std::sync::Weak;
2040     ///
2041     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2042     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2043     /// ```
2044     fn default() -> Weak<T> {
2045         Weak::new()
2046     }
2047 }
2048
2049 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2050 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2051     /// Drops the `Weak` pointer.
2052     ///
2053     /// # Examples
2054     ///
2055     /// ```
2056     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2057     ///
2058     /// struct Foo;
2059     ///
2060     /// impl Drop for Foo {
2061     ///     fn drop(&mut self) {
2062     ///         println!("dropped!");
2063     ///     }
2064     /// }
2065     ///
2066     /// let foo = Arc::new(Foo);
2067     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2068     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2069     ///
2070     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2071     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2072     ///
2073     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2074     /// ```
2075     fn drop(&mut self) {
2076         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2077         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2078         // the memory orderings
2079         //
2080         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2081         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2082         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2083         // ref, which can only happen after the lock is released.
2084         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2085
2086         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2087             acquire!(inner.weak);
2088             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2089         }
2090     }
2091 }
2092
2093 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2094 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2095     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2096     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2097 }
2098
2099 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2100 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2101     #[inline]
2102     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2103         **self == **other
2104     }
2105     #[inline]
2106     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2107         **self != **other
2108     }
2109 }
2110
2111 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2112 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2113 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2114 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2115 /// the same value, than two `&T`s.
2116 ///
2117 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2118 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2119 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2120     #[inline]
2121     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2122         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2123     }
2124
2125     #[inline]
2126     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2127         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2128     }
2129 }
2130
2131 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2132 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2133     /// Equality for two `Arc`s.
2134     ///
2135     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2136     /// stored in different allocation.
2137     ///
2138     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2139     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2140     ///
2141     /// # Examples
2142     ///
2143     /// ```
2144     /// use std::sync::Arc;
2145     ///
2146     /// let five = Arc::new(5);
2147     ///
2148     /// assert!(five == Arc::new(5));
2149     /// ```
2150     #[inline]
2151     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2152         ArcEqIdent::eq(self, other)
2153     }
2154
2155     /// Inequality for two `Arc`s.
2156     ///
2157     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2158     ///
2159     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2160     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2161     ///
2162     /// # Examples
2163     ///
2164     /// ```
2165     /// use std::sync::Arc;
2166     ///
2167     /// let five = Arc::new(5);
2168     ///
2169     /// assert!(five != Arc::new(6));
2170     /// ```
2171     #[inline]
2172     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2173         ArcEqIdent::ne(self, other)
2174     }
2175 }
2176
2177 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2178 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2179     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2180     ///
2181     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2182     ///
2183     /// # Examples
2184     ///
2185     /// ```
2186     /// use std::sync::Arc;
2187     /// use std::cmp::Ordering;
2188     ///
2189     /// let five = Arc::new(5);
2190     ///
2191     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2192     /// ```
2193     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2194         (**self).partial_cmp(&**other)
2195     }
2196
2197     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2198     ///
2199     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2200     ///
2201     /// # Examples
2202     ///
2203     /// ```
2204     /// use std::sync::Arc;
2205     ///
2206     /// let five = Arc::new(5);
2207     ///
2208     /// assert!(five < Arc::new(6));
2209     /// ```
2210     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2211         *(*self) < *(*other)
2212     }
2213
2214     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2215     ///
2216     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2217     ///
2218     /// # Examples
2219     ///
2220     /// ```
2221     /// use std::sync::Arc;
2222     ///
2223     /// let five = Arc::new(5);
2224     ///
2225     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2226     /// ```
2227     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2228         *(*self) <= *(*other)
2229     }
2230
2231     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2232     ///
2233     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2234     ///
2235     /// # Examples
2236     ///
2237     /// ```
2238     /// use std::sync::Arc;
2239     ///
2240     /// let five = Arc::new(5);
2241     ///
2242     /// assert!(five > Arc::new(4));
2243     /// ```
2244     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2245         *(*self) > *(*other)
2246     }
2247
2248     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2249     ///
2250     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2251     ///
2252     /// # Examples
2253     ///
2254     /// ```
2255     /// use std::sync::Arc;
2256     ///
2257     /// let five = Arc::new(5);
2258     ///
2259     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2260     /// ```
2261     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2262         *(*self) >= *(*other)
2263     }
2264 }
2265 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2266 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2267     /// Comparison for two `Arc`s.
2268     ///
2269     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2270     ///
2271     /// # Examples
2272     ///
2273     /// ```
2274     /// use std::sync::Arc;
2275     /// use std::cmp::Ordering;
2276     ///
2277     /// let five = Arc::new(5);
2278     ///
2279     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2280     /// ```
2281     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2282         (**self).cmp(&**other)
2283     }
2284 }
2285 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2286 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2287
2288 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2289 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2290     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2291         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2292     }
2293 }
2294
2295 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2296 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2297     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2298         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2299     }
2300 }
2301
2302 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2303 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2304     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2305         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2306     }
2307 }
2308
2309 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2310 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2311 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2312     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2313     ///
2314     /// # Examples
2315     ///
2316     /// ```
2317     /// use std::sync::Arc;
2318     ///
2319     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2320     /// assert_eq!(*x, 0);
2321     /// ```
2322     fn default() -> Arc<T> {
2323         Arc::new(Default::default())
2324     }
2325 }
2326
2327 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2328 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2329     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2330         (**self).hash(state)
2331     }
2332 }
2333
2334 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2335 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2336 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2337     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2338     ///
2339     /// The conversion moves the value into a
2340     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2341     /// calling `Arc::new(t)`.
2342     ///
2343     /// # Example
2344     /// ```rust
2345     /// # use std::sync::Arc;
2346     /// let x = 5;
2347     /// let arc = Arc::new(5);
2348     ///
2349     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2350     /// ```
2351     fn from(t: T) -> Self {
2352         Arc::new(t)
2353     }
2354 }
2355
2356 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2357 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2358 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2359     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2360     ///
2361     /// # Example
2362     ///
2363     /// ```
2364     /// # use std::sync::Arc;
2365     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2366     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2367     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2368     /// ```
2369     #[inline]
2370     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2371         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2372     }
2373 }
2374
2375 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2376 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2377 impl From<&str> for Arc<str> {
2378     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2379     ///
2380     /// # Example
2381     ///
2382     /// ```
2383     /// # use std::sync::Arc;
2384     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2385     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2386     /// ```
2387     #[inline]
2388     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2389         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2390         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2391     }
2392 }
2393
2394 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2395 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2396 impl From<String> for Arc<str> {
2397     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2398     ///
2399     /// # Example
2400     ///
2401     /// ```
2402     /// # use std::sync::Arc;
2403     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2404     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2405     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2406     /// ```
2407     #[inline]
2408     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2409         Arc::from(&v[..])
2410     }
2411 }
2412
2413 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2414 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2415 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2416     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2417     ///
2418     /// # Example
2419     ///
2420     /// ```
2421     /// # use std::sync::Arc;
2422     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2423     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2424     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2425     /// ```
2426     #[inline]
2427     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2428         Arc::from_box(v)
2429     }
2430 }
2431
2432 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2433 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2434 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2435     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2436     ///
2437     /// # Example
2438     ///
2439     /// ```
2440     /// # use std::sync::Arc;
2441     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2442     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2443     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2444     /// ```
2445     #[inline]
2446     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2447         unsafe {
2448             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2449
2450             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2451             v.set_len(0);
2452
2453             arc
2454         }
2455     }
2456 }
2457
2458 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2459 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2460 where
2461     B: ToOwned + ?Sized,
2462     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2463 {
2464     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2465     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2466     ///
2467     /// # Example
2468     ///
2469     /// ```rust
2470     /// # use std::sync::Arc;
2471     /// # use std::borrow::Cow;
2472     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2473     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2474     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2475     /// ```
2476     #[inline]
2477     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2478         match cow {
2479             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2480             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2481         }
2482     }
2483 }
2484
2485 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2486 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2487     type Error = Arc<[T]>;
2488
2489     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2490         if boxed_slice.len() == N {
2491             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2492         } else {
2493             Err(boxed_slice)
2494         }
2495     }
2496 }
2497
2498 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2499 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2500 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2501     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2502     ///
2503     /// # Performance characteristics
2504     ///
2505     /// ## The general case
2506     ///
2507     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2508     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2509     ///
2510     /// ```rust
2511     /// # use std::sync::Arc;
2512     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2513     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2514     /// ```
2515     ///
2516     /// this behaves as if we wrote:
2517     ///
2518     /// ```rust
2519     /// # use std::sync::Arc;
2520     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2521     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2522     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2523     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2524     /// ```
2525     ///
2526     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2527     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2528     ///
2529     /// ## Iterators of known length
2530     ///
2531     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2532     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2533     ///
2534     /// ```rust
2535     /// # use std::sync::Arc;
2536     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2537     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2538     /// ```
2539     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2540         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2541     }
2542 }
2543
2544 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2545 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2546     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2547 }
2548
2549 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2550 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2551     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2552         self.collect::<Vec<T>>().into()
2553     }
2554 }
2555
2556 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2557 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2558     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2559         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2560         let (low, high) = self.size_hint();
2561         if let Some(high) = high {
2562             debug_assert_eq!(
2563                 low,
2564                 high,
2565                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2566                 (low, high)
2567             );
2568
2569             unsafe {
2570                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2571                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2572             }
2573         } else {
2574             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2575             // length exceeding `usize::MAX`.
2576             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2577             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2578             panic!("capacity overflow");
2579         }
2580     }
2581 }
2582
2583 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2584 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2585     fn borrow(&self) -> &T {
2586         &**self
2587     }
2588 }
2589
2590 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2591 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2592     fn as_ref(&self) -> &T {
2593         &**self
2594     }
2595 }
2596
2597 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2598 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2599
2600 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2601 ///
2602 /// # Safety
2603 ///
2604 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2605 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2606 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2607     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2608     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2609     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2610     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2611     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2612     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2613     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2614 }
2615
2616 #[inline]
2617 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2618     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2619     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2620 }