]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/sync.rs
Remove unnecessary unsafe code in `Arc` deferred initialization examples.
[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     /// // Deferred initialization:
441     /// Arc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
442     ///
443     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
444     ///
445     /// assert_eq!(*five, 5)
446     /// ```
447     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
448     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
449     #[must_use]
450     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
451         unsafe {
452             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
453                 Layout::new::<T>(),
454                 |layout| Global.allocate(layout),
455                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
456             ))
457         }
458     }
459
460     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
461     /// being filled with `0` bytes.
462     ///
463     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
464     /// of this method.
465     ///
466     /// # Examples
467     ///
468     /// ```
469     /// #![feature(new_uninit)]
470     ///
471     /// use std::sync::Arc;
472     ///
473     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
474     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
475     ///
476     /// assert_eq!(*zero, 0)
477     /// ```
478     ///
479     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
480     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
481     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
482     #[must_use]
483     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
484         unsafe {
485             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
486                 Layout::new::<T>(),
487                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
488                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
489             ))
490         }
491     }
492
493     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
494     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
495     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
496     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
497     #[must_use]
498     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
499         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
500     }
501
502     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`, return an error if allocation fails.
503     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
504     #[inline]
505     pub fn try_pin(data: T) -> Result<Pin<Arc<T>>, AllocError> {
506         unsafe { Ok(Pin::new_unchecked(Arc::try_new(data)?)) }
507     }
508
509     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
510     ///
511     /// # Examples
512     ///
513     /// ```
514     /// #![feature(allocator_api)]
515     /// use std::sync::Arc;
516     ///
517     /// let five = Arc::try_new(5)?;
518     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
519     /// ```
520     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
521     #[inline]
522     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
523         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
524         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
525         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
526             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
527             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
528             data,
529         })?;
530         unsafe { Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into())) }
531     }
532
533     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
534     /// if allocation fails.
535     ///
536     /// # Examples
537     ///
538     /// ```
539     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
540     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
541     ///
542     /// use std::sync::Arc;
543     ///
544     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
545     ///
546     /// // Deferred initialization:
547     /// Arc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
548     ///
549     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
550     ///
551     /// assert_eq!(*five, 5);
552     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
553     /// ```
554     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
555     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
556     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
557         unsafe {
558             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
559                 Layout::new::<T>(),
560                 |layout| Global.allocate(layout),
561                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
562             )?))
563         }
564     }
565
566     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
567     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
568     ///
569     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
570     /// of this method.
571     ///
572     /// # Examples
573     ///
574     /// ```
575     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
576     ///
577     /// use std::sync::Arc;
578     ///
579     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
580     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
581     ///
582     /// assert_eq!(*zero, 0);
583     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
584     /// ```
585     ///
586     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
587     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
588     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
589     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
590         unsafe {
591             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
592                 Layout::new::<T>(),
593                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
594                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
595             )?))
596         }
597     }
598     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
599     ///
600     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
601     /// passed in.
602     ///
603     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
604     ///
605     /// # Examples
606     ///
607     /// ```
608     /// use std::sync::Arc;
609     ///
610     /// let x = Arc::new(3);
611     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
612     ///
613     /// let x = Arc::new(4);
614     /// let _y = Arc::clone(&x);
615     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
616     /// ```
617     #[inline]
618     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
619     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
620         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
621             return Err(this);
622         }
623
624         acquire!(this.inner().strong);
625
626         unsafe {
627             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
628
629             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
630             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
631             mem::forget(this);
632
633             Ok(elem)
634         }
635     }
636 }
637
638 impl<T> Arc<[T]> {
639     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
640     ///
641     /// # Examples
642     ///
643     /// ```
644     /// #![feature(new_uninit)]
645     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
646     ///
647     /// use std::sync::Arc;
648     ///
649     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
650     ///
651     /// // Deferred initialization:
652     /// let data = Arc::get_mut(&mut values).unwrap();
653     /// data[0].write(1);
654     /// data[1].write(2);
655     /// data[2].write(3);
656     ///
657     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
658     ///
659     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
660     /// ```
661     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
662     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
663     #[must_use]
664     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
665         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
666     }
667
668     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
669     /// filled with `0` bytes.
670     ///
671     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
672     /// incorrect usage of this method.
673     ///
674     /// # Examples
675     ///
676     /// ```
677     /// #![feature(new_uninit)]
678     ///
679     /// use std::sync::Arc;
680     ///
681     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
682     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
683     ///
684     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
685     /// ```
686     ///
687     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
688     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
689     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
690     #[must_use]
691     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
692         unsafe {
693             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
694                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
695                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
696                 |mem| {
697                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
698                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
699                 },
700             ))
701         }
702     }
703 }
704
705 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
706     /// Converts to `Arc<T>`.
707     ///
708     /// # Safety
709     ///
710     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
711     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
712     /// really is in an initialized state.
713     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
714     /// causes immediate undefined behavior.
715     ///
716     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
717     ///
718     /// # Examples
719     ///
720     /// ```
721     /// #![feature(new_uninit)]
722     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
723     ///
724     /// use std::sync::Arc;
725     ///
726     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
727     ///
728     /// // Deferred initialization:
729     /// Arc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
730     ///
731     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
732     ///
733     /// assert_eq!(*five, 5)
734     /// ```
735     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
736     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
737     #[inline]
738     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
739         unsafe { Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast()) }
740     }
741 }
742
743 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
744     /// Converts to `Arc<[T]>`.
745     ///
746     /// # Safety
747     ///
748     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
749     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
750     /// really is in an initialized state.
751     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
752     /// causes immediate undefined behavior.
753     ///
754     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
755     ///
756     /// # Examples
757     ///
758     /// ```
759     /// #![feature(new_uninit)]
760     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
761     ///
762     /// use std::sync::Arc;
763     ///
764     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
765     ///
766     /// // Deferred initialization:
767     /// let data = Arc::get_mut(&mut values).unwrap();
768     /// data[0].write(1);
769     /// data[1].write(2);
770     /// data[2].write(3);
771     ///
772     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
773     ///
774     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
775     /// ```
776     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
777     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
778     #[inline]
779     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
780         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
781     }
782 }
783
784 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
785     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
786     ///
787     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
788     /// [`Arc::from_raw`].
789     ///
790     /// # Examples
791     ///
792     /// ```
793     /// use std::sync::Arc;
794     ///
795     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
796     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
797     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
798     /// ```
799     #[must_use = "losing the pointer will leak memory"]
800     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
801     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
802         let ptr = Self::as_ptr(&this);
803         mem::forget(this);
804         ptr
805     }
806
807     /// Provides a raw pointer to the data.
808     ///
809     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
810     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
811     ///
812     /// # Examples
813     ///
814     /// ```
815     /// use std::sync::Arc;
816     ///
817     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
818     /// let y = Arc::clone(&x);
819     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
820     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
821     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
822     /// ```
823     #[must_use]
824     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
825     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
826         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
827
828         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
829         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
830         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
831         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
832     }
833
834     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
835     ///
836     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
837     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
838     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
839     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
840     /// basically like transmuting references of different types. See
841     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
842     /// restrictions apply in this case.
843     ///
844     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
845     /// dropped once.
846     ///
847     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
848     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
849     ///
850     /// [into_raw]: Arc::into_raw
851     /// [transmute]: core::mem::transmute
852     ///
853     /// # Examples
854     ///
855     /// ```
856     /// use std::sync::Arc;
857     ///
858     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
859     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
860     ///
861     /// unsafe {
862     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
863     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
864     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
865     ///
866     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
867     /// }
868     ///
869     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
870     /// ```
871     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
872     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
873         unsafe {
874             let offset = data_offset(ptr);
875
876             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
877             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
878
879             Self::from_ptr(arc_ptr)
880         }
881     }
882
883     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
884     ///
885     /// # Examples
886     ///
887     /// ```
888     /// use std::sync::Arc;
889     ///
890     /// let five = Arc::new(5);
891     ///
892     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
893     /// ```
894     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
895                   without modifying the original `Arc`"]
896     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
897     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
898         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
899         // below.
900         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
901
902         loop {
903             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
904             if cur == usize::MAX {
905                 hint::spin_loop();
906                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
907                 continue;
908             }
909
910             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
911             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
912             // to deal with overflow.
913
914             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
915             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
916             // events prior to that write happen before this read.
917             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
918                 Ok(_) => {
919                     // Make sure we do not create a dangling Weak
920                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
921                     return Weak { ptr: this.ptr };
922                 }
923                 Err(old) => cur = old,
924             }
925         }
926     }
927
928     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
929     ///
930     /// # Safety
931     ///
932     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
933     /// Another thread can change the weak count at any time,
934     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
935     ///
936     /// # Examples
937     ///
938     /// ```
939     /// use std::sync::Arc;
940     ///
941     /// let five = Arc::new(5);
942     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
943     ///
944     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
945     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
946     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
947     /// ```
948     #[inline]
949     #[must_use]
950     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
951     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
952         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
953         // If the weak count is currently locked, the value of the
954         // count was 0 just before taking the lock.
955         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
956     }
957
958     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
959     ///
960     /// # Safety
961     ///
962     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
963     /// Another thread can change the strong count at any time,
964     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
965     ///
966     /// # Examples
967     ///
968     /// ```
969     /// use std::sync::Arc;
970     ///
971     /// let five = Arc::new(5);
972     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
973     ///
974     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
975     /// // the `Arc` between threads.
976     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
977     /// ```
978     #[inline]
979     #[must_use]
980     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
981     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
982         this.inner().strong.load(SeqCst)
983     }
984
985     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
986     /// provided pointer by one.
987     ///
988     /// # Safety
989     ///
990     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
991     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
992     /// least 1) for the duration of this method.
993     ///
994     /// # Examples
995     ///
996     /// ```
997     /// use std::sync::Arc;
998     ///
999     /// let five = Arc::new(5);
1000     ///
1001     /// unsafe {
1002     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1003     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1004     ///
1005     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
1006     ///     // the `Arc` between threads.
1007     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1008     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1009     /// }
1010     /// ```
1011     #[inline]
1012     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1013     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1014         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1015         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1016         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1017         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1018     }
1019
1020     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1021     /// provided pointer by one.
1022     ///
1023     /// # Safety
1024     ///
1025     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1026     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1027     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1028     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1029     /// released.
1030     ///
1031     /// # Examples
1032     ///
1033     /// ```
1034     /// use std::sync::Arc;
1035     ///
1036     /// let five = Arc::new(5);
1037     ///
1038     /// unsafe {
1039     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1040     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1041     ///
1042     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1043     ///     // the `Arc` between threads.
1044     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1045     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1046     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1047     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1048     /// }
1049     /// ```
1050     #[inline]
1051     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1052     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1053         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1054     }
1055
1056     #[inline]
1057     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1058         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1059         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1060         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1061         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1062         // contents.
1063         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1064     }
1065
1066     // Non-inlined part of `drop`.
1067     #[inline(never)]
1068     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1069         // Destroy the data at this time, even though we must not free the box
1070         // allocation itself (there might still be weak pointers lying around).
1071         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1072
1073         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1074         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1075     }
1076
1077     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1078     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1079     ///
1080     /// # Examples
1081     ///
1082     /// ```
1083     /// use std::sync::Arc;
1084     ///
1085     /// let five = Arc::new(5);
1086     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1087     /// let other_five = Arc::new(5);
1088     ///
1089     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1090     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1091     /// ```
1092     ///
1093     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1094     #[inline]
1095     #[must_use]
1096     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1097     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1098         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1099     }
1100 }
1101
1102 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1103     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1104     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1105     ///
1106     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1107     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1108     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1109     unsafe fn allocate_for_layout(
1110         value_layout: Layout,
1111         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1112         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1113     ) -> *mut ArcInner<T> {
1114         // Calculate layout using the given value layout.
1115         // Previously, layout was calculated on the expression
1116         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1117         // reference (see #54908).
1118         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1119         unsafe {
1120             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1121                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1122         }
1123     }
1124
1125     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1126     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1127     /// returning an error if allocation fails.
1128     ///
1129     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1130     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1131     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1132         value_layout: Layout,
1133         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1134         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1135     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1136         // Calculate layout using the given value layout.
1137         // Previously, layout was calculated on the expression
1138         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1139         // reference (see #54908).
1140         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1141
1142         let ptr = allocate(layout)?;
1143
1144         // Initialize the ArcInner
1145         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1146         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1147
1148         unsafe {
1149             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1150             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1151         }
1152
1153         Ok(inner)
1154     }
1155
1156     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1157     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1158     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1159         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1160         unsafe {
1161             Self::allocate_for_layout(
1162                 Layout::for_value(&*ptr),
1163                 |layout| Global.allocate(layout),
1164                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1165             )
1166         }
1167     }
1168
1169     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1170     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1171         unsafe {
1172             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1173             let bptr = box_unique.as_ptr();
1174
1175             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1176             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1177
1178             // Copy value as bytes
1179             ptr::copy_nonoverlapping(
1180                 bptr as *const T as *const u8,
1181                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1182                 value_size,
1183             );
1184
1185             // Free the allocation without dropping its contents
1186             box_free(box_unique, alloc);
1187
1188             Self::from_ptr(ptr)
1189         }
1190     }
1191 }
1192
1193 impl<T> Arc<[T]> {
1194     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1195     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1196     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1197         unsafe {
1198             Self::allocate_for_layout(
1199                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1200                 |layout| Global.allocate(layout),
1201                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1202             )
1203         }
1204     }
1205
1206     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1207     ///
1208     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1209     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1210     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1211         unsafe {
1212             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1213
1214             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1215
1216             Self::from_ptr(ptr)
1217         }
1218     }
1219
1220     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1221     ///
1222     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1223     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1224     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1225         // Panic guard while cloning T elements.
1226         // In the event of a panic, elements that have been written
1227         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1228         struct Guard<T> {
1229             mem: NonNull<u8>,
1230             elems: *mut T,
1231             layout: Layout,
1232             n_elems: usize,
1233         }
1234
1235         impl<T> Drop for Guard<T> {
1236             fn drop(&mut self) {
1237                 unsafe {
1238                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1239                     ptr::drop_in_place(slice);
1240
1241                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1242                 }
1243             }
1244         }
1245
1246         unsafe {
1247             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1248
1249             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1250             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1251
1252             // Pointer to first element
1253             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1254
1255             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1256
1257             for (i, item) in iter.enumerate() {
1258                 ptr::write(elems.add(i), item);
1259                 guard.n_elems += 1;
1260             }
1261
1262             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1263             mem::forget(guard);
1264
1265             Self::from_ptr(ptr)
1266         }
1267     }
1268 }
1269
1270 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1271 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1272 trait ArcFromSlice<T> {
1273     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1274 }
1275
1276 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1277 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1278     #[inline]
1279     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1280         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1281     }
1282 }
1283
1284 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1285 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1286     #[inline]
1287     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1288         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1289     }
1290 }
1291
1292 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1293 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1294     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1295     ///
1296     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1297     /// strong reference count.
1298     ///
1299     /// # Examples
1300     ///
1301     /// ```
1302     /// use std::sync::Arc;
1303     ///
1304     /// let five = Arc::new(5);
1305     ///
1306     /// let _ = Arc::clone(&five);
1307     /// ```
1308     #[inline]
1309     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1310         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1311         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1312         // the object.
1313         //
1314         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1315         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1316         // references to an object can only be formed from an existing
1317         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1318         // another must already provide any required synchronization.
1319         //
1320         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1321         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1322
1323         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1324         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1325         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1326         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1327         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1328         // any realistic program.
1329         //
1330         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1331         // don't care to support it.
1332         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1333             abort();
1334         }
1335
1336         unsafe { Self::from_inner(self.ptr) }
1337     }
1338 }
1339
1340 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1341 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1342     type Target = T;
1343
1344     #[inline]
1345     fn deref(&self) -> &T {
1346         &self.inner().data
1347     }
1348 }
1349
1350 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1351 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1352
1353 impl<T: Clone> Arc<T> {
1354     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1355     ///
1356     /// If there are other `Arc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1357     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1358     /// referred to as clone-on-write.
1359     ///
1360     /// However, if there are no other `Arc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1361     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1362     /// be cloned.
1363     ///
1364     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1365     /// or diassociating [`Weak`] pointers.
1366     ///
1367     /// [`clone`]: Clone::clone
1368     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1369     ///
1370     /// # Examples
1371     ///
1372     /// ```
1373     /// use std::sync::Arc;
1374     ///
1375     /// let mut data = Arc::new(5);
1376     ///
1377     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1378     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1379     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1380     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1381     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1382     ///
1383     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1384     /// assert_eq!(*data, 8);
1385     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1386     /// ```
1387     ///
1388     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1389     ///
1390     /// ```
1391     /// use std::sync::Arc;
1392     ///
1393     /// let mut data = Arc::new(75);
1394     /// let weak = Arc::downgrade(&data);
1395     ///
1396     /// assert!(75 == *data);
1397     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1398     ///
1399     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;
1400     ///
1401     /// assert!(76 == *data);
1402     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1403     /// ```
1404     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1405     #[inline]
1406     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1407     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1408         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1409         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1410         // the memory to be deallocated.
1411         //
1412         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1413         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1414         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1415         // deallocated.
1416         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1417             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1418             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1419             let mut arc = Self::new_uninit();
1420             unsafe {
1421                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1422                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1423                 *this = arc.assume_init();
1424             }
1425         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1426             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1427             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1428             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1429
1430             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1431             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1432             // invalidate the other weak refs.
1433
1434             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1435             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1436             // locked by a thread with a strong reference.
1437
1438             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1439             // up the ArcInner as needed.
1440             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1441
1442             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1443             let mut arc = Self::new_uninit();
1444             unsafe {
1445                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1446                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1447                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1448             }
1449         } else {
1450             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1451             // strong ref count.
1452             this.inner().strong.store(1, Release);
1453         }
1454
1455         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1456         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1457         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1458     }
1459 }
1460
1461 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1462     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1463     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1464     ///
1465     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1466     /// mutate a shared value.
1467     ///
1468     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1469     /// the inner value when there are other `Arc` pointers.
1470     ///
1471     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1472     /// [clone]: Clone::clone
1473     ///
1474     /// # Examples
1475     ///
1476     /// ```
1477     /// use std::sync::Arc;
1478     ///
1479     /// let mut x = Arc::new(3);
1480     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1481     /// assert_eq!(*x, 4);
1482     ///
1483     /// let _y = Arc::clone(&x);
1484     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1485     /// ```
1486     #[inline]
1487     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1488     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1489         if this.is_unique() {
1490             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1491             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1492             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1493             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1494             // reference to the inner data.
1495             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1496         } else {
1497             None
1498         }
1499     }
1500
1501     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1502     /// without any check.
1503     ///
1504     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1505     ///
1506     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1507     ///
1508     /// # Safety
1509     ///
1510     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1511     /// for the duration of the returned borrow.
1512     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1513     /// for example immediately after `Arc::new`.
1514     ///
1515     /// # Examples
1516     ///
1517     /// ```
1518     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1519     ///
1520     /// use std::sync::Arc;
1521     ///
1522     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1523     /// unsafe {
1524     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1525     /// }
1526     /// assert_eq!(*x, "foo");
1527     /// ```
1528     #[inline]
1529     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1530     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1531         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1532         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1533         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1534     }
1535
1536     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1537     /// the underlying data.
1538     ///
1539     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1540     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1541         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1542         // holder.
1543         //
1544         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1545         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1546         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1547         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1548         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1549             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1550             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1551             // is being dropped.
1552             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1553
1554             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1555             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1556             // after the write.
1557             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1558             unique
1559         } else {
1560             false
1561         }
1562     }
1563 }
1564
1565 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1566 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1567     /// Drops the `Arc`.
1568     ///
1569     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1570     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1571     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1572     ///
1573     /// # Examples
1574     ///
1575     /// ```
1576     /// use std::sync::Arc;
1577     ///
1578     /// struct Foo;
1579     ///
1580     /// impl Drop for Foo {
1581     ///     fn drop(&mut self) {
1582     ///         println!("dropped!");
1583     ///     }
1584     /// }
1585     ///
1586     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1587     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1588     ///
1589     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1590     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1591     /// ```
1592     #[inline]
1593     fn drop(&mut self) {
1594         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1595         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1596         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1597         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1598             return;
1599         }
1600
1601         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1602         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1603         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1604         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1605         // count, which happens before this fence, which happens before the
1606         // deletion of the data.
1607         //
1608         // As explained in the [Boost documentation][1],
1609         //
1610         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1611         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1612         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1613         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1614         // > through this reference must obviously happened before), and an
1615         // > "acquire" operation before deleting the object.
1616         //
1617         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1618         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1619         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1620         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1621         // running in thread B.
1622         //
1623         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1624         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1625         // situations. See [2].
1626         //
1627         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1628         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1629         acquire!(self.inner().strong);
1630
1631         unsafe {
1632             self.drop_slow();
1633         }
1634     }
1635 }
1636
1637 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1638     #[inline]
1639     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1640     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1641     ///
1642     /// # Examples
1643     ///
1644     /// ```
1645     /// use std::any::Any;
1646     /// use std::sync::Arc;
1647     ///
1648     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1649     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1650     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1651     ///     }
1652     /// }
1653     ///
1654     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1655     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1656     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1657     /// ```
1658     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1659     where
1660         T: Any + Send + Sync + 'static,
1661     {
1662         if (*self).is::<T>() {
1663             unsafe {
1664                 let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1665                 mem::forget(self);
1666                 Ok(Arc::from_inner(ptr))
1667             }
1668         } else {
1669             Err(self)
1670         }
1671     }
1672 }
1673
1674 impl<T> Weak<T> {
1675     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1676     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1677     ///
1678     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1679     ///
1680     /// # Examples
1681     ///
1682     /// ```
1683     /// use std::sync::Weak;
1684     ///
1685     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1686     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1687     /// ```
1688     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1689     #[must_use]
1690     pub fn new() -> Weak<T> {
1691         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1692     }
1693 }
1694
1695 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1696 /// making any assertions about the data field.
1697 struct WeakInner<'a> {
1698     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1699     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1700 }
1701
1702 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1703     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1704     ///
1705     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1706     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1707     ///
1708     /// # Examples
1709     ///
1710     /// ```
1711     /// use std::sync::Arc;
1712     /// use std::ptr;
1713     ///
1714     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1715     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1716     /// // Both point to the same object
1717     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1718     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1719     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1720     ///
1721     /// drop(strong);
1722     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1723     /// // undefined behaviour.
1724     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1725     /// ```
1726     ///
1727     /// [`null`]: core::ptr::null "ptr::null"
1728     #[must_use]
1729     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1730     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1731         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1732
1733         if is_dangling(ptr) {
1734             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1735             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1736             ptr as *const T
1737         } else {
1738             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferenceable.
1739             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1740             // so use raw pointer manipulation.
1741             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1742         }
1743     }
1744
1745     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1746     ///
1747     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1748     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1749     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1750     ///
1751     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1752     /// [`as_ptr`] apply.
1753     ///
1754     /// # Examples
1755     ///
1756     /// ```
1757     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1758     ///
1759     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1760     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1761     /// let raw = weak.into_raw();
1762     ///
1763     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1764     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1765     ///
1766     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1767     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1768     /// ```
1769     ///
1770     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1771     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1772     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
1773     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1774     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1775         let result = self.as_ptr();
1776         mem::forget(self);
1777         result
1778     }
1779
1780     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1781     ///
1782     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1783     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1784     ///
1785     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1786     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1787     ///
1788     /// # Safety
1789     ///
1790     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1791     /// weak reference.
1792     ///
1793     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1794     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1795     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1796     /// call to [`into_raw`].
1797     /// # Examples
1798     ///
1799     /// ```
1800     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1801     ///
1802     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1803     ///
1804     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1805     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1806     ///
1807     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1808     ///
1809     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1810     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1811     ///
1812     /// drop(strong);
1813     ///
1814     /// // Decrement the last weak count.
1815     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1816     /// ```
1817     ///
1818     /// [`new`]: Weak::new
1819     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1820     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1821     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1822     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1823         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1824
1825         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1826             // This is a dangling Weak.
1827             ptr as *mut ArcInner<T>
1828         } else {
1829             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1830             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1831             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1832             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1833             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1834             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1835         };
1836
1837         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1838         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1839     }
1840 }
1841
1842 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1843     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1844     /// dropping of the inner value if successful.
1845     ///
1846     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1847     ///
1848     /// # Examples
1849     ///
1850     /// ```
1851     /// use std::sync::Arc;
1852     ///
1853     /// let five = Arc::new(5);
1854     ///
1855     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1856     ///
1857     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1858     /// assert!(strong_five.is_some());
1859     ///
1860     /// // Destroy all strong pointers.
1861     /// drop(strong_five);
1862     /// drop(five);
1863     ///
1864     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1865     /// ```
1866     #[must_use = "this returns a new `Arc`, \
1867                   without modifying the original weak pointer"]
1868     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1869     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1870         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1871         // fetch_add as this function should never take the reference count
1872         // from zero to one.
1873         let inner = self.inner()?;
1874
1875         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1876         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1877         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1878         // confirmed via the CAS below.
1879         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1880
1881         loop {
1882             if n == 0 {
1883                 return None;
1884             }
1885
1886             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1887             if n > MAX_REFCOUNT {
1888                 abort();
1889             }
1890
1891             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1892             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1893             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1894             // expect to observe the fully initialized value.
1895             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1896                 Ok(_) => return Some(unsafe { Arc::from_inner(self.ptr) }), // null checked above
1897                 Err(old) => n = old,
1898             }
1899         }
1900     }
1901
1902     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1903     ///
1904     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1905     #[must_use]
1906     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1907     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1908         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1909     }
1910
1911     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1912     /// allocation.
1913     ///
1914     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1915     /// strong pointers, this will return 0.
1916     ///
1917     /// # Accuracy
1918     ///
1919     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1920     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1921     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1922     #[must_use]
1923     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1924     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1925         self.inner()
1926             .map(|inner| {
1927                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1928                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1929                 if strong == 0 {
1930                     0
1931                 } else {
1932                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1933                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1934                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1935                     // was still around when we observed the weak count, and can
1936                     // therefore safely subtract it.
1937                     weak - 1
1938                 }
1939             })
1940             .unwrap_or(0)
1941     }
1942
1943     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1944     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1945     #[inline]
1946     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1947         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1948             None
1949         } else {
1950             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1951             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1952             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1953             Some(unsafe {
1954                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1955                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1956             })
1957         }
1958     }
1959
1960     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1961     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1962     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1963     ///
1964     /// # Notes
1965     ///
1966     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1967     /// other, even though they don't point to any allocation.
1968     ///
1969     /// # Examples
1970     ///
1971     /// ```
1972     /// use std::sync::Arc;
1973     ///
1974     /// let first_rc = Arc::new(5);
1975     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1976     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1977     ///
1978     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1979     ///
1980     /// let third_rc = Arc::new(5);
1981     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1982     ///
1983     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1984     /// ```
1985     ///
1986     /// Comparing `Weak::new`.
1987     ///
1988     /// ```
1989     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1990     ///
1991     /// let first = Weak::new();
1992     /// let second = Weak::new();
1993     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1994     ///
1995     /// let third_rc = Arc::new(());
1996     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1997     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1998     /// ```
1999     ///
2000     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
2001     #[inline]
2002     #[must_use]
2003     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2004     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2005         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2006     }
2007 }
2008
2009 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2010 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2011     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2012     ///
2013     /// # Examples
2014     ///
2015     /// ```
2016     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2017     ///
2018     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
2019     ///
2020     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2021     /// ```
2022     #[inline]
2023     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2024         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
2025             inner
2026         } else {
2027             return Weak { ptr: self.ptr };
2028         };
2029         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
2030         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
2031         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
2032         // running this code in that case).
2033         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
2034
2035         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
2036         if old_size > MAX_REFCOUNT {
2037             abort();
2038         }
2039
2040         Weak { ptr: self.ptr }
2041     }
2042 }
2043
2044 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2045 impl<T> Default for Weak<T> {
2046     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2047     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2048     /// gives [`None`].
2049     ///
2050     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2051     ///
2052     /// # Examples
2053     ///
2054     /// ```
2055     /// use std::sync::Weak;
2056     ///
2057     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2058     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2059     /// ```
2060     fn default() -> Weak<T> {
2061         Weak::new()
2062     }
2063 }
2064
2065 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2066 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2067     /// Drops the `Weak` pointer.
2068     ///
2069     /// # Examples
2070     ///
2071     /// ```
2072     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2073     ///
2074     /// struct Foo;
2075     ///
2076     /// impl Drop for Foo {
2077     ///     fn drop(&mut self) {
2078     ///         println!("dropped!");
2079     ///     }
2080     /// }
2081     ///
2082     /// let foo = Arc::new(Foo);
2083     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2084     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2085     ///
2086     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2087     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2088     ///
2089     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2090     /// ```
2091     fn drop(&mut self) {
2092         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2093         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2094         // the memory orderings
2095         //
2096         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2097         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2098         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2099         // ref, which can only happen after the lock is released.
2100         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2101
2102         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2103             acquire!(inner.weak);
2104             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2105         }
2106     }
2107 }
2108
2109 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2110 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2111     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2112     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2113 }
2114
2115 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2116 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2117     #[inline]
2118     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2119         **self == **other
2120     }
2121     #[inline]
2122     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2123         **self != **other
2124     }
2125 }
2126
2127 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2128 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2129 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2130 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2131 /// the same value, than two `&T`s.
2132 ///
2133 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2134 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2135 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2136     #[inline]
2137     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2138         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2139     }
2140
2141     #[inline]
2142     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2143         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2144     }
2145 }
2146
2147 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2148 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2149     /// Equality for two `Arc`s.
2150     ///
2151     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2152     /// stored in different allocation.
2153     ///
2154     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2155     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2156     ///
2157     /// # Examples
2158     ///
2159     /// ```
2160     /// use std::sync::Arc;
2161     ///
2162     /// let five = Arc::new(5);
2163     ///
2164     /// assert!(five == Arc::new(5));
2165     /// ```
2166     #[inline]
2167     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2168         ArcEqIdent::eq(self, other)
2169     }
2170
2171     /// Inequality for two `Arc`s.
2172     ///
2173     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2174     ///
2175     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2176     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2177     ///
2178     /// # Examples
2179     ///
2180     /// ```
2181     /// use std::sync::Arc;
2182     ///
2183     /// let five = Arc::new(5);
2184     ///
2185     /// assert!(five != Arc::new(6));
2186     /// ```
2187     #[inline]
2188     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2189         ArcEqIdent::ne(self, other)
2190     }
2191 }
2192
2193 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2194 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2195     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2196     ///
2197     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2198     ///
2199     /// # Examples
2200     ///
2201     /// ```
2202     /// use std::sync::Arc;
2203     /// use std::cmp::Ordering;
2204     ///
2205     /// let five = Arc::new(5);
2206     ///
2207     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2208     /// ```
2209     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2210         (**self).partial_cmp(&**other)
2211     }
2212
2213     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2214     ///
2215     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2216     ///
2217     /// # Examples
2218     ///
2219     /// ```
2220     /// use std::sync::Arc;
2221     ///
2222     /// let five = Arc::new(5);
2223     ///
2224     /// assert!(five < Arc::new(6));
2225     /// ```
2226     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2227         *(*self) < *(*other)
2228     }
2229
2230     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2231     ///
2232     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2233     ///
2234     /// # Examples
2235     ///
2236     /// ```
2237     /// use std::sync::Arc;
2238     ///
2239     /// let five = Arc::new(5);
2240     ///
2241     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2242     /// ```
2243     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2244         *(*self) <= *(*other)
2245     }
2246
2247     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2248     ///
2249     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2250     ///
2251     /// # Examples
2252     ///
2253     /// ```
2254     /// use std::sync::Arc;
2255     ///
2256     /// let five = Arc::new(5);
2257     ///
2258     /// assert!(five > Arc::new(4));
2259     /// ```
2260     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2261         *(*self) > *(*other)
2262     }
2263
2264     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2265     ///
2266     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2267     ///
2268     /// # Examples
2269     ///
2270     /// ```
2271     /// use std::sync::Arc;
2272     ///
2273     /// let five = Arc::new(5);
2274     ///
2275     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2276     /// ```
2277     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2278         *(*self) >= *(*other)
2279     }
2280 }
2281 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2282 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2283     /// Comparison for two `Arc`s.
2284     ///
2285     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2286     ///
2287     /// # Examples
2288     ///
2289     /// ```
2290     /// use std::sync::Arc;
2291     /// use std::cmp::Ordering;
2292     ///
2293     /// let five = Arc::new(5);
2294     ///
2295     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2296     /// ```
2297     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2298         (**self).cmp(&**other)
2299     }
2300 }
2301 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2302 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2303
2304 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2305 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2306     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2307         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2308     }
2309 }
2310
2311 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2312 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2313     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2314         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2315     }
2316 }
2317
2318 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2319 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2320     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2321         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2322     }
2323 }
2324
2325 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2326 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2327 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2328     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2329     ///
2330     /// # Examples
2331     ///
2332     /// ```
2333     /// use std::sync::Arc;
2334     ///
2335     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2336     /// assert_eq!(*x, 0);
2337     /// ```
2338     fn default() -> Arc<T> {
2339         Arc::new(Default::default())
2340     }
2341 }
2342
2343 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2344 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2345     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2346         (**self).hash(state)
2347     }
2348 }
2349
2350 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2351 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2352 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2353     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2354     ///
2355     /// The conversion moves the value into a
2356     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2357     /// calling `Arc::new(t)`.
2358     ///
2359     /// # Example
2360     /// ```rust
2361     /// # use std::sync::Arc;
2362     /// let x = 5;
2363     /// let arc = Arc::new(5);
2364     ///
2365     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2366     /// ```
2367     fn from(t: T) -> Self {
2368         Arc::new(t)
2369     }
2370 }
2371
2372 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2373 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2374 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2375     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2376     ///
2377     /// # Example
2378     ///
2379     /// ```
2380     /// # use std::sync::Arc;
2381     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2382     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2383     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2384     /// ```
2385     #[inline]
2386     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2387         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2388     }
2389 }
2390
2391 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2392 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2393 impl From<&str> for Arc<str> {
2394     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2395     ///
2396     /// # Example
2397     ///
2398     /// ```
2399     /// # use std::sync::Arc;
2400     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2401     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2402     /// ```
2403     #[inline]
2404     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2405         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2406         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2407     }
2408 }
2409
2410 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2411 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2412 impl From<String> for Arc<str> {
2413     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2414     ///
2415     /// # Example
2416     ///
2417     /// ```
2418     /// # use std::sync::Arc;
2419     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2420     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2421     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2422     /// ```
2423     #[inline]
2424     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2425         Arc::from(&v[..])
2426     }
2427 }
2428
2429 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2430 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2431 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2432     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2433     ///
2434     /// # Example
2435     ///
2436     /// ```
2437     /// # use std::sync::Arc;
2438     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2439     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2440     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2441     /// ```
2442     #[inline]
2443     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2444         Arc::from_box(v)
2445     }
2446 }
2447
2448 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2449 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2450 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2451     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2452     ///
2453     /// # Example
2454     ///
2455     /// ```
2456     /// # use std::sync::Arc;
2457     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2458     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2459     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2460     /// ```
2461     #[inline]
2462     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2463         unsafe {
2464             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2465
2466             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2467             v.set_len(0);
2468
2469             arc
2470         }
2471     }
2472 }
2473
2474 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2475 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2476 where
2477     B: ToOwned + ?Sized,
2478     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2479 {
2480     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2481     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2482     ///
2483     /// # Example
2484     ///
2485     /// ```rust
2486     /// # use std::sync::Arc;
2487     /// # use std::borrow::Cow;
2488     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2489     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2490     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2491     /// ```
2492     #[inline]
2493     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2494         match cow {
2495             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2496             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2497         }
2498     }
2499 }
2500
2501 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2502 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2503     type Error = Arc<[T]>;
2504
2505     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2506         if boxed_slice.len() == N {
2507             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2508         } else {
2509             Err(boxed_slice)
2510         }
2511     }
2512 }
2513
2514 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2515 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2516 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2517     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2518     ///
2519     /// # Performance characteristics
2520     ///
2521     /// ## The general case
2522     ///
2523     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2524     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2525     ///
2526     /// ```rust
2527     /// # use std::sync::Arc;
2528     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2529     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2530     /// ```
2531     ///
2532     /// this behaves as if we wrote:
2533     ///
2534     /// ```rust
2535     /// # use std::sync::Arc;
2536     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2537     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2538     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2539     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2540     /// ```
2541     ///
2542     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2543     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2544     ///
2545     /// ## Iterators of known length
2546     ///
2547     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2548     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2549     ///
2550     /// ```rust
2551     /// # use std::sync::Arc;
2552     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2553     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2554     /// ```
2555     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2556         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2557     }
2558 }
2559
2560 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2561 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2562     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2563 }
2564
2565 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2566 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2567     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2568         self.collect::<Vec<T>>().into()
2569     }
2570 }
2571
2572 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2573 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2574     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2575         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2576         let (low, high) = self.size_hint();
2577         if let Some(high) = high {
2578             debug_assert_eq!(
2579                 low,
2580                 high,
2581                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2582                 (low, high)
2583             );
2584
2585             unsafe {
2586                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2587                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2588             }
2589         } else {
2590             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2591             // length exceeding `usize::MAX`.
2592             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2593             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2594             panic!("capacity overflow");
2595         }
2596     }
2597 }
2598
2599 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2600 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2601     fn borrow(&self) -> &T {
2602         &**self
2603     }
2604 }
2605
2606 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2607 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2608     fn as_ref(&self) -> &T {
2609         &**self
2610     }
2611 }
2612
2613 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2614 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2615
2616 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2617 ///
2618 /// # Safety
2619 ///
2620 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2621 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2622 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2623     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2624     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2625     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2626     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2627     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2628     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2629     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2630 }
2631
2632 #[inline]
2633 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2634     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2635     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2636 }