]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/sync.rs
Rollup merge of #90851 - ibraheemdev:downcast-unchecked, r=scottmcm
[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 /// let my_weak = 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     unsafe 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         unsafe { 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         let strong = 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             Arc::from_inner(init_ptr)
420         };
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     #[must_use]
452     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
453         unsafe {
454             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
455                 Layout::new::<T>(),
456                 |layout| Global.allocate(layout),
457                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
458             ))
459         }
460     }
461
462     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
463     /// being filled with `0` bytes.
464     ///
465     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
466     /// of this method.
467     ///
468     /// # Examples
469     ///
470     /// ```
471     /// #![feature(new_uninit)]
472     ///
473     /// use std::sync::Arc;
474     ///
475     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
476     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
477     ///
478     /// assert_eq!(*zero, 0)
479     /// ```
480     ///
481     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
482     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
483     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
484     #[must_use]
485     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
486         unsafe {
487             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
488                 Layout::new::<T>(),
489                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
490                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
491             ))
492         }
493     }
494
495     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
496     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
497     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
498     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
499     #[must_use]
500     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
501         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
502     }
503
504     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`, return an error if allocation fails.
505     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
506     #[inline]
507     pub fn try_pin(data: T) -> Result<Pin<Arc<T>>, AllocError> {
508         unsafe { Ok(Pin::new_unchecked(Arc::try_new(data)?)) }
509     }
510
511     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
512     ///
513     /// # Examples
514     ///
515     /// ```
516     /// #![feature(allocator_api)]
517     /// use std::sync::Arc;
518     ///
519     /// let five = Arc::try_new(5)?;
520     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
521     /// ```
522     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
523     #[inline]
524     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
525         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
526         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
527         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
528             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
529             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
530             data,
531         })?;
532         unsafe { Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into())) }
533     }
534
535     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
536     /// if allocation fails.
537     ///
538     /// # Examples
539     ///
540     /// ```
541     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
542     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
543     ///
544     /// use std::sync::Arc;
545     ///
546     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
547     ///
548     /// let five = unsafe {
549     ///     // Deferred initialization:
550     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
551     ///
552     ///     five.assume_init()
553     /// };
554     ///
555     /// assert_eq!(*five, 5);
556     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
557     /// ```
558     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
559     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
560     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
561         unsafe {
562             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
563                 Layout::new::<T>(),
564                 |layout| Global.allocate(layout),
565                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
566             )?))
567         }
568     }
569
570     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
571     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
572     ///
573     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
574     /// of this method.
575     ///
576     /// # Examples
577     ///
578     /// ```
579     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
580     ///
581     /// use std::sync::Arc;
582     ///
583     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
584     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
585     ///
586     /// assert_eq!(*zero, 0);
587     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
588     /// ```
589     ///
590     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
591     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
592     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
593     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
594         unsafe {
595             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
596                 Layout::new::<T>(),
597                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
598                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
599             )?))
600         }
601     }
602     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
603     ///
604     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
605     /// passed in.
606     ///
607     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
608     ///
609     /// # Examples
610     ///
611     /// ```
612     /// use std::sync::Arc;
613     ///
614     /// let x = Arc::new(3);
615     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
616     ///
617     /// let x = Arc::new(4);
618     /// let _y = Arc::clone(&x);
619     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
620     /// ```
621     #[inline]
622     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
623     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
624         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
625             return Err(this);
626         }
627
628         acquire!(this.inner().strong);
629
630         unsafe {
631             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
632
633             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
634             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
635             mem::forget(this);
636
637             Ok(elem)
638         }
639     }
640 }
641
642 impl<T> Arc<[T]> {
643     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
644     ///
645     /// # Examples
646     ///
647     /// ```
648     /// #![feature(new_uninit)]
649     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
650     ///
651     /// use std::sync::Arc;
652     ///
653     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
654     ///
655     /// let values = unsafe {
656     ///     // Deferred initialization:
657     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
658     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
659     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
660     ///
661     ///     values.assume_init()
662     /// };
663     ///
664     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
665     /// ```
666     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
667     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
668     #[must_use]
669     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
670         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
671     }
672
673     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
674     /// filled with `0` bytes.
675     ///
676     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
677     /// incorrect usage of this method.
678     ///
679     /// # Examples
680     ///
681     /// ```
682     /// #![feature(new_uninit)]
683     ///
684     /// use std::sync::Arc;
685     ///
686     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
687     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
688     ///
689     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
690     /// ```
691     ///
692     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
693     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
694     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
695     #[must_use]
696     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
697         unsafe {
698             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
699                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
700                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
701                 |mem| {
702                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
703                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
704                 },
705             ))
706         }
707     }
708 }
709
710 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
711     /// Converts to `Arc<T>`.
712     ///
713     /// # Safety
714     ///
715     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
716     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
717     /// really is in an initialized state.
718     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
719     /// causes immediate undefined behavior.
720     ///
721     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
722     ///
723     /// # Examples
724     ///
725     /// ```
726     /// #![feature(new_uninit)]
727     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
728     ///
729     /// use std::sync::Arc;
730     ///
731     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
732     ///
733     /// let five = unsafe {
734     ///     // Deferred initialization:
735     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
736     ///
737     ///     five.assume_init()
738     /// };
739     ///
740     /// assert_eq!(*five, 5)
741     /// ```
742     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
743     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
744     #[inline]
745     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
746         unsafe { Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast()) }
747     }
748 }
749
750 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
751     /// Converts to `Arc<[T]>`.
752     ///
753     /// # Safety
754     ///
755     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
756     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
757     /// really is in an initialized state.
758     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
759     /// causes immediate undefined behavior.
760     ///
761     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
762     ///
763     /// # Examples
764     ///
765     /// ```
766     /// #![feature(new_uninit)]
767     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
768     ///
769     /// use std::sync::Arc;
770     ///
771     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
772     ///
773     /// let values = unsafe {
774     ///     // Deferred initialization:
775     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
776     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
777     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
778     ///
779     ///     values.assume_init()
780     /// };
781     ///
782     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
783     /// ```
784     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
785     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
786     #[inline]
787     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
788         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
789     }
790 }
791
792 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
793     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
794     ///
795     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
796     /// [`Arc::from_raw`].
797     ///
798     /// # Examples
799     ///
800     /// ```
801     /// use std::sync::Arc;
802     ///
803     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
804     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
805     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
806     /// ```
807     #[must_use = "losing the pointer will leak memory"]
808     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
809     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
810         let ptr = Self::as_ptr(&this);
811         mem::forget(this);
812         ptr
813     }
814
815     /// Provides a raw pointer to the data.
816     ///
817     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
818     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
819     ///
820     /// # Examples
821     ///
822     /// ```
823     /// use std::sync::Arc;
824     ///
825     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
826     /// let y = Arc::clone(&x);
827     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
828     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
829     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
830     /// ```
831     #[must_use]
832     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
833     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
834         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
835
836         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
837         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
838         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
839         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
840     }
841
842     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
843     ///
844     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
845     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
846     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
847     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
848     /// basically like transmuting references of different types. See
849     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
850     /// restrictions apply in this case.
851     ///
852     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
853     /// dropped once.
854     ///
855     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
856     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
857     ///
858     /// [into_raw]: Arc::into_raw
859     /// [transmute]: core::mem::transmute
860     ///
861     /// # Examples
862     ///
863     /// ```
864     /// use std::sync::Arc;
865     ///
866     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
867     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
868     ///
869     /// unsafe {
870     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
871     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
872     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
873     ///
874     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
875     /// }
876     ///
877     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
878     /// ```
879     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
880     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
881         unsafe {
882             let offset = data_offset(ptr);
883
884             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
885             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
886
887             Self::from_ptr(arc_ptr)
888         }
889     }
890
891     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
892     ///
893     /// # Examples
894     ///
895     /// ```
896     /// use std::sync::Arc;
897     ///
898     /// let five = Arc::new(5);
899     ///
900     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
901     /// ```
902     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
903                   without modifying the original `Arc`"]
904     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
905     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
906         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
907         // below.
908         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
909
910         loop {
911             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
912             if cur == usize::MAX {
913                 hint::spin_loop();
914                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
915                 continue;
916             }
917
918             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
919             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
920             // to deal with overflow.
921
922             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
923             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
924             // events prior to that write happen before this read.
925             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
926                 Ok(_) => {
927                     // Make sure we do not create a dangling Weak
928                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
929                     return Weak { ptr: this.ptr };
930                 }
931                 Err(old) => cur = old,
932             }
933         }
934     }
935
936     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
937     ///
938     /// # Safety
939     ///
940     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
941     /// Another thread can change the weak count at any time,
942     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
943     ///
944     /// # Examples
945     ///
946     /// ```
947     /// use std::sync::Arc;
948     ///
949     /// let five = Arc::new(5);
950     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
951     ///
952     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
953     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
954     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
955     /// ```
956     #[inline]
957     #[must_use]
958     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
959     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
960         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
961         // If the weak count is currently locked, the value of the
962         // count was 0 just before taking the lock.
963         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
964     }
965
966     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
967     ///
968     /// # Safety
969     ///
970     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
971     /// Another thread can change the strong count at any time,
972     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
973     ///
974     /// # Examples
975     ///
976     /// ```
977     /// use std::sync::Arc;
978     ///
979     /// let five = Arc::new(5);
980     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
981     ///
982     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
983     /// // the `Arc` between threads.
984     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
985     /// ```
986     #[inline]
987     #[must_use]
988     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
989     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
990         this.inner().strong.load(SeqCst)
991     }
992
993     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
994     /// provided pointer by one.
995     ///
996     /// # Safety
997     ///
998     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
999     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1000     /// least 1) for the duration of this method.
1001     ///
1002     /// # Examples
1003     ///
1004     /// ```
1005     /// use std::sync::Arc;
1006     ///
1007     /// let five = Arc::new(5);
1008     ///
1009     /// unsafe {
1010     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1011     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1012     ///
1013     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
1014     ///     // the `Arc` between threads.
1015     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1016     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1017     /// }
1018     /// ```
1019     #[inline]
1020     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1021     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1022         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1023         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1024         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1025         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1026     }
1027
1028     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1029     /// provided pointer by one.
1030     ///
1031     /// # Safety
1032     ///
1033     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1034     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1035     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1036     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1037     /// released.
1038     ///
1039     /// # Examples
1040     ///
1041     /// ```
1042     /// use std::sync::Arc;
1043     ///
1044     /// let five = Arc::new(5);
1045     ///
1046     /// unsafe {
1047     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1048     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1049     ///
1050     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1051     ///     // the `Arc` between threads.
1052     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1053     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1054     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1055     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1056     /// }
1057     /// ```
1058     #[inline]
1059     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1060     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1061         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1062     }
1063
1064     #[inline]
1065     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1066         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1067         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1068         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1069         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1070         // contents.
1071         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1072     }
1073
1074     // Non-inlined part of `drop`.
1075     #[inline(never)]
1076     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1077         // Destroy the data at this time, even though we must not free the box
1078         // allocation itself (there might still be weak pointers lying around).
1079         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1080
1081         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1082         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1083     }
1084
1085     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1086     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1087     ///
1088     /// # Examples
1089     ///
1090     /// ```
1091     /// use std::sync::Arc;
1092     ///
1093     /// let five = Arc::new(5);
1094     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1095     /// let other_five = Arc::new(5);
1096     ///
1097     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1098     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1099     /// ```
1100     ///
1101     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1102     #[inline]
1103     #[must_use]
1104     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1105     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1106         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1107     }
1108 }
1109
1110 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1111     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1112     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1113     ///
1114     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1115     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1116     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1117     unsafe fn allocate_for_layout(
1118         value_layout: Layout,
1119         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1120         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1121     ) -> *mut ArcInner<T> {
1122         // Calculate layout using the given value layout.
1123         // Previously, layout was calculated on the expression
1124         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1125         // reference (see #54908).
1126         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1127         unsafe {
1128             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1129                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1130         }
1131     }
1132
1133     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1134     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1135     /// returning an error if allocation fails.
1136     ///
1137     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1138     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1139     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1140         value_layout: Layout,
1141         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1142         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1143     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1144         // Calculate layout using the given value layout.
1145         // Previously, layout was calculated on the expression
1146         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1147         // reference (see #54908).
1148         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1149
1150         let ptr = allocate(layout)?;
1151
1152         // Initialize the ArcInner
1153         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1154         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1155
1156         unsafe {
1157             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1158             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1159         }
1160
1161         Ok(inner)
1162     }
1163
1164     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1165     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1166     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1167         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1168         unsafe {
1169             Self::allocate_for_layout(
1170                 Layout::for_value(&*ptr),
1171                 |layout| Global.allocate(layout),
1172                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1173             )
1174         }
1175     }
1176
1177     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1178     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1179         unsafe {
1180             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1181             let bptr = box_unique.as_ptr();
1182
1183             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1184             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1185
1186             // Copy value as bytes
1187             ptr::copy_nonoverlapping(
1188                 bptr as *const T as *const u8,
1189                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1190                 value_size,
1191             );
1192
1193             // Free the allocation without dropping its contents
1194             box_free(box_unique, alloc);
1195
1196             Self::from_ptr(ptr)
1197         }
1198     }
1199 }
1200
1201 impl<T> Arc<[T]> {
1202     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1203     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1204     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1205         unsafe {
1206             Self::allocate_for_layout(
1207                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1208                 |layout| Global.allocate(layout),
1209                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1210             )
1211         }
1212     }
1213
1214     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1215     ///
1216     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1217     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1218     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1219         unsafe {
1220             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1221
1222             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1223
1224             Self::from_ptr(ptr)
1225         }
1226     }
1227
1228     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1229     ///
1230     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1231     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1232     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1233         // Panic guard while cloning T elements.
1234         // In the event of a panic, elements that have been written
1235         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1236         struct Guard<T> {
1237             mem: NonNull<u8>,
1238             elems: *mut T,
1239             layout: Layout,
1240             n_elems: usize,
1241         }
1242
1243         impl<T> Drop for Guard<T> {
1244             fn drop(&mut self) {
1245                 unsafe {
1246                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1247                     ptr::drop_in_place(slice);
1248
1249                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1250                 }
1251             }
1252         }
1253
1254         unsafe {
1255             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1256
1257             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1258             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1259
1260             // Pointer to first element
1261             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1262
1263             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1264
1265             for (i, item) in iter.enumerate() {
1266                 ptr::write(elems.add(i), item);
1267                 guard.n_elems += 1;
1268             }
1269
1270             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1271             mem::forget(guard);
1272
1273             Self::from_ptr(ptr)
1274         }
1275     }
1276 }
1277
1278 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1279 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1280 trait ArcFromSlice<T> {
1281     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1282 }
1283
1284 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1285 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1286     #[inline]
1287     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1288         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1289     }
1290 }
1291
1292 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1293 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1294     #[inline]
1295     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1296         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1297     }
1298 }
1299
1300 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1301 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1302     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1303     ///
1304     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1305     /// strong reference count.
1306     ///
1307     /// # Examples
1308     ///
1309     /// ```
1310     /// use std::sync::Arc;
1311     ///
1312     /// let five = Arc::new(5);
1313     ///
1314     /// let _ = Arc::clone(&five);
1315     /// ```
1316     #[inline]
1317     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1318         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1319         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1320         // the object.
1321         //
1322         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1323         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1324         // references to an object can only be formed from an existing
1325         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1326         // another must already provide any required synchronization.
1327         //
1328         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1329         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1330
1331         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1332         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1333         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1334         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1335         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1336         // any realistic program.
1337         //
1338         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1339         // don't care to support it.
1340         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1341             abort();
1342         }
1343
1344         unsafe { Self::from_inner(self.ptr) }
1345     }
1346 }
1347
1348 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1349 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1350     type Target = T;
1351
1352     #[inline]
1353     fn deref(&self) -> &T {
1354         &self.inner().data
1355     }
1356 }
1357
1358 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1359 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1360
1361 impl<T: Clone> Arc<T> {
1362     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1363     ///
1364     /// If there are other `Arc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1365     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1366     /// referred to as clone-on-write.
1367     ///
1368     /// However, if there are no other `Arc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1369     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1370     /// be cloned.
1371     ///
1372     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1373     /// or diassociating [`Weak`] pointers.
1374     ///
1375     /// [`clone`]: Clone::clone
1376     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1377     ///
1378     /// # Examples
1379     ///
1380     /// ```
1381     /// use std::sync::Arc;
1382     ///
1383     /// let mut data = Arc::new(5);
1384     ///
1385     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1386     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1387     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1388     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1389     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1390     ///
1391     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1392     /// assert_eq!(*data, 8);
1393     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1394     /// ```
1395     ///
1396     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1397     ///
1398     /// ```
1399     /// use std::sync::Arc;
1400     ///
1401     /// let mut data = Arc::new(75);
1402     /// let weak = Arc::downgrade(&data);
1403     ///
1404     /// assert!(75 == *data);
1405     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1406     ///
1407     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;
1408     ///
1409     /// assert!(76 == *data);
1410     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1411     /// ```
1412     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1413     #[inline]
1414     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1415     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1416         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1417         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1418         // the memory to be deallocated.
1419         //
1420         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1421         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1422         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1423         // deallocated.
1424         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1425             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1426             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1427             let mut arc = Self::new_uninit();
1428             unsafe {
1429                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1430                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1431                 *this = arc.assume_init();
1432             }
1433         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1434             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1435             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1436             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1437
1438             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1439             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1440             // invalidate the other weak refs.
1441
1442             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1443             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1444             // locked by a thread with a strong reference.
1445
1446             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1447             // up the ArcInner as needed.
1448             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1449
1450             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1451             let mut arc = Self::new_uninit();
1452             unsafe {
1453                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1454                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1455                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1456             }
1457         } else {
1458             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1459             // strong ref count.
1460             this.inner().strong.store(1, Release);
1461         }
1462
1463         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1464         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1465         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1466     }
1467 }
1468
1469 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1470     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1471     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1472     ///
1473     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1474     /// mutate a shared value.
1475     ///
1476     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1477     /// the inner value when there are other `Arc` pointers.
1478     ///
1479     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1480     /// [clone]: Clone::clone
1481     ///
1482     /// # Examples
1483     ///
1484     /// ```
1485     /// use std::sync::Arc;
1486     ///
1487     /// let mut x = Arc::new(3);
1488     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1489     /// assert_eq!(*x, 4);
1490     ///
1491     /// let _y = Arc::clone(&x);
1492     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1493     /// ```
1494     #[inline]
1495     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1496     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1497         if this.is_unique() {
1498             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1499             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1500             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1501             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1502             // reference to the inner data.
1503             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1504         } else {
1505             None
1506         }
1507     }
1508
1509     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1510     /// without any check.
1511     ///
1512     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1513     ///
1514     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1515     ///
1516     /// # Safety
1517     ///
1518     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1519     /// for the duration of the returned borrow.
1520     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1521     /// for example immediately after `Arc::new`.
1522     ///
1523     /// # Examples
1524     ///
1525     /// ```
1526     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1527     ///
1528     /// use std::sync::Arc;
1529     ///
1530     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1531     /// unsafe {
1532     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1533     /// }
1534     /// assert_eq!(*x, "foo");
1535     /// ```
1536     #[inline]
1537     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1538     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1539         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1540         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1541         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1542     }
1543
1544     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1545     /// the underlying data.
1546     ///
1547     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1548     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1549         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1550         // holder.
1551         //
1552         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1553         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1554         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1555         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1556         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1557             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1558             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1559             // is being dropped.
1560             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1561
1562             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1563             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1564             // after the write.
1565             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1566             unique
1567         } else {
1568             false
1569         }
1570     }
1571 }
1572
1573 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1574 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1575     /// Drops the `Arc`.
1576     ///
1577     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1578     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1579     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1580     ///
1581     /// # Examples
1582     ///
1583     /// ```
1584     /// use std::sync::Arc;
1585     ///
1586     /// struct Foo;
1587     ///
1588     /// impl Drop for Foo {
1589     ///     fn drop(&mut self) {
1590     ///         println!("dropped!");
1591     ///     }
1592     /// }
1593     ///
1594     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1595     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1596     ///
1597     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1598     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1599     /// ```
1600     #[inline]
1601     fn drop(&mut self) {
1602         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1603         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1604         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1605         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1606             return;
1607         }
1608
1609         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1610         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1611         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1612         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1613         // count, which happens before this fence, which happens before the
1614         // deletion of the data.
1615         //
1616         // As explained in the [Boost documentation][1],
1617         //
1618         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1619         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1620         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1621         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1622         // > through this reference must obviously happened before), and an
1623         // > "acquire" operation before deleting the object.
1624         //
1625         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1626         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1627         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1628         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1629         // running in thread B.
1630         //
1631         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1632         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1633         // situations. See [2].
1634         //
1635         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1636         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1637         acquire!(self.inner().strong);
1638
1639         unsafe {
1640             self.drop_slow();
1641         }
1642     }
1643 }
1644
1645 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1646     #[inline]
1647     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1648     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1649     ///
1650     /// # Examples
1651     ///
1652     /// ```
1653     /// use std::any::Any;
1654     /// use std::sync::Arc;
1655     ///
1656     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1657     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1658     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1659     ///     }
1660     /// }
1661     ///
1662     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1663     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1664     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1665     /// ```
1666     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1667     where
1668         T: Any + Send + Sync + 'static,
1669     {
1670         if (*self).is::<T>() {
1671             unsafe {
1672                 let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1673                 mem::forget(self);
1674                 Ok(Arc::from_inner(ptr))
1675             }
1676         } else {
1677             Err(self)
1678         }
1679     }
1680 }
1681
1682 impl<T> Weak<T> {
1683     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1684     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1685     ///
1686     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1687     ///
1688     /// # Examples
1689     ///
1690     /// ```
1691     /// use std::sync::Weak;
1692     ///
1693     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1694     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1695     /// ```
1696     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1697     #[must_use]
1698     pub fn new() -> Weak<T> {
1699         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1700     }
1701 }
1702
1703 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1704 /// making any assertions about the data field.
1705 struct WeakInner<'a> {
1706     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1707     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1708 }
1709
1710 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1711     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1712     ///
1713     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1714     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1715     ///
1716     /// # Examples
1717     ///
1718     /// ```
1719     /// use std::sync::Arc;
1720     /// use std::ptr;
1721     ///
1722     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1723     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1724     /// // Both point to the same object
1725     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1726     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1727     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1728     ///
1729     /// drop(strong);
1730     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1731     /// // undefined behaviour.
1732     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1733     /// ```
1734     ///
1735     /// [`null`]: core::ptr::null "ptr::null"
1736     #[must_use]
1737     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1738     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1739         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1740
1741         if is_dangling(ptr) {
1742             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1743             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1744             ptr as *const T
1745         } else {
1746             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1747             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1748             // so use raw pointer manipulation.
1749             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1750         }
1751     }
1752
1753     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1754     ///
1755     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1756     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1757     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1758     ///
1759     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1760     /// [`as_ptr`] apply.
1761     ///
1762     /// # Examples
1763     ///
1764     /// ```
1765     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1766     ///
1767     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1768     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1769     /// let raw = weak.into_raw();
1770     ///
1771     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1772     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1773     ///
1774     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1775     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1776     /// ```
1777     ///
1778     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1779     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1780     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
1781     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1782     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1783         let result = self.as_ptr();
1784         mem::forget(self);
1785         result
1786     }
1787
1788     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1789     ///
1790     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1791     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1792     ///
1793     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1794     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1795     ///
1796     /// # Safety
1797     ///
1798     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1799     /// weak reference.
1800     ///
1801     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1802     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1803     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1804     /// call to [`into_raw`].
1805     /// # Examples
1806     ///
1807     /// ```
1808     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1809     ///
1810     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1811     ///
1812     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1813     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1814     ///
1815     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1816     ///
1817     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1818     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1819     ///
1820     /// drop(strong);
1821     ///
1822     /// // Decrement the last weak count.
1823     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1824     /// ```
1825     ///
1826     /// [`new`]: Weak::new
1827     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1828     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1829     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1830     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1831         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1832
1833         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1834             // This is a dangling Weak.
1835             ptr as *mut ArcInner<T>
1836         } else {
1837             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1838             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1839             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1840             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1841             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1842             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1843         };
1844
1845         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1846         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1847     }
1848 }
1849
1850 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1851     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1852     /// dropping of the inner value if successful.
1853     ///
1854     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1855     ///
1856     /// # Examples
1857     ///
1858     /// ```
1859     /// use std::sync::Arc;
1860     ///
1861     /// let five = Arc::new(5);
1862     ///
1863     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1864     ///
1865     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1866     /// assert!(strong_five.is_some());
1867     ///
1868     /// // Destroy all strong pointers.
1869     /// drop(strong_five);
1870     /// drop(five);
1871     ///
1872     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1873     /// ```
1874     #[must_use = "this returns a new `Arc`, \
1875                   without modifying the original weak pointer"]
1876     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1877     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1878         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1879         // fetch_add as this function should never take the reference count
1880         // from zero to one.
1881         let inner = self.inner()?;
1882
1883         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1884         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1885         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1886         // confirmed via the CAS below.
1887         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1888
1889         loop {
1890             if n == 0 {
1891                 return None;
1892             }
1893
1894             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1895             if n > MAX_REFCOUNT {
1896                 abort();
1897             }
1898
1899             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1900             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1901             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1902             // expect to observe the fully initialized value.
1903             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1904                 Ok(_) => return Some(unsafe { Arc::from_inner(self.ptr) }), // null checked above
1905                 Err(old) => n = old,
1906             }
1907         }
1908     }
1909
1910     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1911     ///
1912     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1913     #[must_use]
1914     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1915     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1916         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1917     }
1918
1919     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1920     /// allocation.
1921     ///
1922     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1923     /// strong pointers, this will return 0.
1924     ///
1925     /// # Accuracy
1926     ///
1927     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1928     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1929     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1930     #[must_use]
1931     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1932     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1933         self.inner()
1934             .map(|inner| {
1935                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1936                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1937                 if strong == 0 {
1938                     0
1939                 } else {
1940                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1941                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1942                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1943                     // was still around when we observed the weak count, and can
1944                     // therefore safely subtract it.
1945                     weak - 1
1946                 }
1947             })
1948             .unwrap_or(0)
1949     }
1950
1951     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1952     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1953     #[inline]
1954     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1955         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1956             None
1957         } else {
1958             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1959             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1960             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1961             Some(unsafe {
1962                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1963                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1964             })
1965         }
1966     }
1967
1968     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1969     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1970     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1971     ///
1972     /// # Notes
1973     ///
1974     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1975     /// other, even though they don't point to any allocation.
1976     ///
1977     /// # Examples
1978     ///
1979     /// ```
1980     /// use std::sync::Arc;
1981     ///
1982     /// let first_rc = Arc::new(5);
1983     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1984     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1985     ///
1986     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1987     ///
1988     /// let third_rc = Arc::new(5);
1989     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1990     ///
1991     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1992     /// ```
1993     ///
1994     /// Comparing `Weak::new`.
1995     ///
1996     /// ```
1997     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1998     ///
1999     /// let first = Weak::new();
2000     /// let second = Weak::new();
2001     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2002     ///
2003     /// let third_rc = Arc::new(());
2004     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
2005     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2006     /// ```
2007     ///
2008     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
2009     #[inline]
2010     #[must_use]
2011     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2012     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2013         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2014     }
2015 }
2016
2017 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2018 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2019     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2020     ///
2021     /// # Examples
2022     ///
2023     /// ```
2024     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2025     ///
2026     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
2027     ///
2028     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2029     /// ```
2030     #[inline]
2031     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2032         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
2033             inner
2034         } else {
2035             return Weak { ptr: self.ptr };
2036         };
2037         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
2038         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
2039         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
2040         // running this code in that case).
2041         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
2042
2043         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
2044         if old_size > MAX_REFCOUNT {
2045             abort();
2046         }
2047
2048         Weak { ptr: self.ptr }
2049     }
2050 }
2051
2052 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2053 impl<T> Default for Weak<T> {
2054     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2055     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2056     /// gives [`None`].
2057     ///
2058     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2059     ///
2060     /// # Examples
2061     ///
2062     /// ```
2063     /// use std::sync::Weak;
2064     ///
2065     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2066     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2067     /// ```
2068     fn default() -> Weak<T> {
2069         Weak::new()
2070     }
2071 }
2072
2073 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2074 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2075     /// Drops the `Weak` pointer.
2076     ///
2077     /// # Examples
2078     ///
2079     /// ```
2080     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2081     ///
2082     /// struct Foo;
2083     ///
2084     /// impl Drop for Foo {
2085     ///     fn drop(&mut self) {
2086     ///         println!("dropped!");
2087     ///     }
2088     /// }
2089     ///
2090     /// let foo = Arc::new(Foo);
2091     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2092     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2093     ///
2094     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2095     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2096     ///
2097     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2098     /// ```
2099     fn drop(&mut self) {
2100         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2101         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2102         // the memory orderings
2103         //
2104         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2105         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2106         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2107         // ref, which can only happen after the lock is released.
2108         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2109
2110         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2111             acquire!(inner.weak);
2112             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2113         }
2114     }
2115 }
2116
2117 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2118 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2119     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2120     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2121 }
2122
2123 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2124 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2125     #[inline]
2126     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2127         **self == **other
2128     }
2129     #[inline]
2130     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2131         **self != **other
2132     }
2133 }
2134
2135 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2136 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2137 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2138 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2139 /// the same value, than two `&T`s.
2140 ///
2141 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2142 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2143 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2144     #[inline]
2145     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2146         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2147     }
2148
2149     #[inline]
2150     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2151         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2152     }
2153 }
2154
2155 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2156 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2157     /// Equality for two `Arc`s.
2158     ///
2159     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2160     /// stored in different allocation.
2161     ///
2162     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2163     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2164     ///
2165     /// # Examples
2166     ///
2167     /// ```
2168     /// use std::sync::Arc;
2169     ///
2170     /// let five = Arc::new(5);
2171     ///
2172     /// assert!(five == Arc::new(5));
2173     /// ```
2174     #[inline]
2175     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2176         ArcEqIdent::eq(self, other)
2177     }
2178
2179     /// Inequality for two `Arc`s.
2180     ///
2181     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2182     ///
2183     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2184     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2185     ///
2186     /// # Examples
2187     ///
2188     /// ```
2189     /// use std::sync::Arc;
2190     ///
2191     /// let five = Arc::new(5);
2192     ///
2193     /// assert!(five != Arc::new(6));
2194     /// ```
2195     #[inline]
2196     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2197         ArcEqIdent::ne(self, other)
2198     }
2199 }
2200
2201 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2202 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2203     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2204     ///
2205     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2206     ///
2207     /// # Examples
2208     ///
2209     /// ```
2210     /// use std::sync::Arc;
2211     /// use std::cmp::Ordering;
2212     ///
2213     /// let five = Arc::new(5);
2214     ///
2215     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2216     /// ```
2217     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2218         (**self).partial_cmp(&**other)
2219     }
2220
2221     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2222     ///
2223     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2224     ///
2225     /// # Examples
2226     ///
2227     /// ```
2228     /// use std::sync::Arc;
2229     ///
2230     /// let five = Arc::new(5);
2231     ///
2232     /// assert!(five < Arc::new(6));
2233     /// ```
2234     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2235         *(*self) < *(*other)
2236     }
2237
2238     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2239     ///
2240     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2241     ///
2242     /// # Examples
2243     ///
2244     /// ```
2245     /// use std::sync::Arc;
2246     ///
2247     /// let five = Arc::new(5);
2248     ///
2249     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2250     /// ```
2251     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2252         *(*self) <= *(*other)
2253     }
2254
2255     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2256     ///
2257     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2258     ///
2259     /// # Examples
2260     ///
2261     /// ```
2262     /// use std::sync::Arc;
2263     ///
2264     /// let five = Arc::new(5);
2265     ///
2266     /// assert!(five > Arc::new(4));
2267     /// ```
2268     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2269         *(*self) > *(*other)
2270     }
2271
2272     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2273     ///
2274     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2275     ///
2276     /// # Examples
2277     ///
2278     /// ```
2279     /// use std::sync::Arc;
2280     ///
2281     /// let five = Arc::new(5);
2282     ///
2283     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2284     /// ```
2285     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2286         *(*self) >= *(*other)
2287     }
2288 }
2289 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2290 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2291     /// Comparison for two `Arc`s.
2292     ///
2293     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2294     ///
2295     /// # Examples
2296     ///
2297     /// ```
2298     /// use std::sync::Arc;
2299     /// use std::cmp::Ordering;
2300     ///
2301     /// let five = Arc::new(5);
2302     ///
2303     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2304     /// ```
2305     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2306         (**self).cmp(&**other)
2307     }
2308 }
2309 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2310 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2311
2312 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2313 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2314     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2315         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2316     }
2317 }
2318
2319 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2320 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2321     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2322         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2323     }
2324 }
2325
2326 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2327 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2328     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2329         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2330     }
2331 }
2332
2333 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2334 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2335 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2336     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2337     ///
2338     /// # Examples
2339     ///
2340     /// ```
2341     /// use std::sync::Arc;
2342     ///
2343     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2344     /// assert_eq!(*x, 0);
2345     /// ```
2346     fn default() -> Arc<T> {
2347         Arc::new(Default::default())
2348     }
2349 }
2350
2351 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2352 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2353     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2354         (**self).hash(state)
2355     }
2356 }
2357
2358 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2359 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2360 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2361     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2362     ///
2363     /// The conversion moves the value into a
2364     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2365     /// calling `Arc::new(t)`.
2366     ///
2367     /// # Example
2368     /// ```rust
2369     /// # use std::sync::Arc;
2370     /// let x = 5;
2371     /// let arc = Arc::new(5);
2372     ///
2373     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2374     /// ```
2375     fn from(t: T) -> Self {
2376         Arc::new(t)
2377     }
2378 }
2379
2380 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2381 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2382 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2383     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2384     ///
2385     /// # Example
2386     ///
2387     /// ```
2388     /// # use std::sync::Arc;
2389     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2390     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2391     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2392     /// ```
2393     #[inline]
2394     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2395         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2396     }
2397 }
2398
2399 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2400 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2401 impl From<&str> for Arc<str> {
2402     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2403     ///
2404     /// # Example
2405     ///
2406     /// ```
2407     /// # use std::sync::Arc;
2408     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2409     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2410     /// ```
2411     #[inline]
2412     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2413         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2414         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2415     }
2416 }
2417
2418 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2419 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2420 impl From<String> for Arc<str> {
2421     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2422     ///
2423     /// # Example
2424     ///
2425     /// ```
2426     /// # use std::sync::Arc;
2427     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2428     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2429     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2430     /// ```
2431     #[inline]
2432     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2433         Arc::from(&v[..])
2434     }
2435 }
2436
2437 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2438 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2439 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2440     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2441     ///
2442     /// # Example
2443     ///
2444     /// ```
2445     /// # use std::sync::Arc;
2446     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2447     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2448     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2449     /// ```
2450     #[inline]
2451     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2452         Arc::from_box(v)
2453     }
2454 }
2455
2456 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2457 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2458 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2459     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2460     ///
2461     /// # Example
2462     ///
2463     /// ```
2464     /// # use std::sync::Arc;
2465     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2466     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2467     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2468     /// ```
2469     #[inline]
2470     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2471         unsafe {
2472             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2473
2474             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2475             v.set_len(0);
2476
2477             arc
2478         }
2479     }
2480 }
2481
2482 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2483 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2484 where
2485     B: ToOwned + ?Sized,
2486     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2487 {
2488     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2489     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2490     ///
2491     /// # Example
2492     ///
2493     /// ```rust
2494     /// # use std::sync::Arc;
2495     /// # use std::borrow::Cow;
2496     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2497     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2498     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2499     /// ```
2500     #[inline]
2501     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2502         match cow {
2503             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2504             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2505         }
2506     }
2507 }
2508
2509 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2510 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2511     type Error = Arc<[T]>;
2512
2513     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2514         if boxed_slice.len() == N {
2515             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2516         } else {
2517             Err(boxed_slice)
2518         }
2519     }
2520 }
2521
2522 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2523 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2524 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2525     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2526     ///
2527     /// # Performance characteristics
2528     ///
2529     /// ## The general case
2530     ///
2531     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2532     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2533     ///
2534     /// ```rust
2535     /// # use std::sync::Arc;
2536     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2537     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2538     /// ```
2539     ///
2540     /// this behaves as if we wrote:
2541     ///
2542     /// ```rust
2543     /// # use std::sync::Arc;
2544     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2545     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2546     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2547     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2548     /// ```
2549     ///
2550     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2551     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2552     ///
2553     /// ## Iterators of known length
2554     ///
2555     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2556     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2557     ///
2558     /// ```rust
2559     /// # use std::sync::Arc;
2560     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2561     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2562     /// ```
2563     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2564         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2565     }
2566 }
2567
2568 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2569 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2570     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2571 }
2572
2573 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2574 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2575     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2576         self.collect::<Vec<T>>().into()
2577     }
2578 }
2579
2580 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2581 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2582     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2583         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2584         let (low, high) = self.size_hint();
2585         if let Some(high) = high {
2586             debug_assert_eq!(
2587                 low,
2588                 high,
2589                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2590                 (low, high)
2591             );
2592
2593             unsafe {
2594                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2595                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2596             }
2597         } else {
2598             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2599             // length exceeding `usize::MAX`.
2600             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2601             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2602             panic!("capacity overflow");
2603         }
2604     }
2605 }
2606
2607 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2608 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2609     fn borrow(&self) -> &T {
2610         &**self
2611     }
2612 }
2613
2614 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2615 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2616     fn as_ref(&self) -> &T {
2617         &**self
2618     }
2619 }
2620
2621 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2622 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2623
2624 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2625 ///
2626 /// # Safety
2627 ///
2628 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2629 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2630 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2631     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2632     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2633     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2634     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2635     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2636     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2637     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2638 }
2639
2640 #[inline]
2641 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2642     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2643     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2644 }