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Auto merge of #81238 - RalfJung:copy-intrinsics, r=m-ou-se
[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 use core::iter;
16 use core::marker::{PhantomData, Unpin, Unsize};
17 use core::mem::{self, align_of_val_raw, size_of_val};
18 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
19 use core::pin::Pin;
20 use core::ptr::{self, NonNull};
21 use core::slice::from_raw_parts_mut;
22 use core::sync::atomic;
23 use core::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release, SeqCst};
24
25 use crate::alloc::{
26     box_free, handle_alloc_error, AllocError, Allocator, Global, Layout, WriteCloneIntoRaw,
27 };
28 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
29 use crate::boxed::Box;
30 use crate::rc::is_dangling;
31 use crate::string::String;
32 use crate::vec::Vec;
33
34 #[cfg(test)]
35 mod tests;
36
37 /// A soft limit on the amount of references that may be made to an `Arc`.
38 ///
39 /// Going above this limit will abort your program (although not
40 /// necessarily) at _exactly_ `MAX_REFCOUNT + 1` references.
41 const MAX_REFCOUNT: usize = (isize::MAX) as usize;
42
43 #[cfg(not(sanitize = "thread"))]
44 macro_rules! acquire {
45     ($x:expr) => {
46         atomic::fence(Acquire)
47     };
48 }
49
50 // ThreadSanitizer does not support memory fences. To avoid false positive
51 // reports in Arc / Weak implementation use atomic loads for synchronization
52 // instead.
53 #[cfg(sanitize = "thread")]
54 macro_rules! acquire {
55     ($x:expr) => {
56         $x.load(Acquire)
57     };
58 }
59
60 /// A thread-safe reference-counting pointer. 'Arc' stands for 'Atomically
61 /// Reference Counted'.
62 ///
63 /// The type `Arc<T>` provides shared ownership of a value of type `T`,
64 /// allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on `Arc` produces
65 /// a new `Arc` instance, which points to the same allocation on the heap as the
66 /// source `Arc`, while increasing a reference count. When the last `Arc`
67 /// pointer to a given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
68 /// referred to as "inner value") is also dropped.
69 ///
70 /// Shared references in Rust disallow mutation by default, and `Arc` is no
71 /// exception: you cannot generally obtain a mutable reference to something
72 /// inside an `Arc`. If you need to mutate through an `Arc`, use
73 /// [`Mutex`][mutex], [`RwLock`][rwlock], or one of the [`Atomic`][atomic]
74 /// types.
75 ///
76 /// ## Thread Safety
77 ///
78 /// Unlike [`Rc<T>`], `Arc<T>` uses atomic operations for its reference
79 /// counting. This means that it is thread-safe. The disadvantage is that
80 /// atomic operations are more expensive than ordinary memory accesses. If you
81 /// are not sharing reference-counted allocations between threads, consider using
82 /// [`Rc<T>`] for lower overhead. [`Rc<T>`] is a safe default, because the
83 /// compiler will catch any attempt to send an [`Rc<T>`] between threads.
84 /// However, a library might choose `Arc<T>` in order to give library consumers
85 /// more flexibility.
86 ///
87 /// `Arc<T>` will implement [`Send`] and [`Sync`] as long as the `T` implements
88 /// [`Send`] and [`Sync`]. Why can't you put a non-thread-safe type `T` in an
89 /// `Arc<T>` to make it thread-safe? This may be a bit counter-intuitive at
90 /// first: after all, isn't the point of `Arc<T>` thread safety? The key is
91 /// this: `Arc<T>` makes it thread safe to have multiple ownership of the same
92 /// data, but it  doesn't add thread safety to its data. Consider
93 /// `Arc<`[`RefCell<T>`]`>`. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
94 /// [`Send`], `Arc<`[`RefCell<T>`]`>` would be as well. But then we'd have a problem:
95 /// [`RefCell<T>`] is not thread safe; it keeps track of the borrowing count using
96 /// non-atomic operations.
97 ///
98 /// In the end, this means that you may need to pair `Arc<T>` with some sort of
99 /// [`std::sync`] type, usually [`Mutex<T>`][mutex].
100 ///
101 /// ## Breaking cycles with `Weak`
102 ///
103 /// The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
104 /// [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
105 /// to an `Arc`, but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
106 /// already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
107 /// inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
108 /// (the backing store for the value) alive.
109 ///
110 /// A cycle between `Arc` pointers will never be deallocated. For this reason,
111 /// [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have
112 /// strong `Arc` pointers from parent nodes to children, and [`Weak`]
113 /// pointers from children back to their parents.
114 ///
115 /// # Cloning references
116 ///
117 /// Creating a new reference from an existing reference-counted pointer is done using the
118 /// `Clone` trait implemented for [`Arc<T>`][Arc] and [`Weak<T>`][Weak].
119 ///
120 /// ```
121 /// use std::sync::Arc;
122 /// let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
123 /// // The two syntaxes below are equivalent.
124 /// let a = foo.clone();
125 /// let b = Arc::clone(&foo);
126 /// // a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location
127 /// ```
128 ///
129 /// ## `Deref` behavior
130 ///
131 /// `Arc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`][deref] trait),
132 /// so you can call `T`'s methods on a value of type `Arc<T>`. To avoid name
133 /// clashes with `T`'s methods, the methods of `Arc<T>` itself are associated
134 /// functions, called using [fully qualified syntax]:
135 ///
136 /// ```
137 /// use std::sync::Arc;
138 ///
139 /// let my_arc = Arc::new(());
140 /// Arc::downgrade(&my_arc);
141 /// ```
142 ///
143 /// `Arc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
144 /// fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
145 /// while others prefer using method-call syntax.
146 ///
147 /// ```
148 /// use std::sync::Arc;
149 ///
150 /// let arc = Arc::new(());
151 /// // Method-call syntax
152 /// let arc2 = arc.clone();
153 /// // Fully qualified syntax
154 /// let arc3 = Arc::clone(&arc);
155 /// ```
156 ///
157 /// [`Weak<T>`][Weak] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
158 /// already been dropped.
159 ///
160 /// [`Rc<T>`]: crate::rc::Rc
161 /// [clone]: Clone::clone
162 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
163 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
164 /// [atomic]: core::sync::atomic
165 /// [`Send`]: core::marker::Send
166 /// [`Sync`]: core::marker::Sync
167 /// [deref]: core::ops::Deref
168 /// [downgrade]: Arc::downgrade
169 /// [upgrade]: Weak::upgrade
170 /// [`RefCell<T>`]: core::cell::RefCell
171 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
172 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
173 /// [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
174 ///
175 /// # Examples
176 ///
177 /// Sharing some immutable data between threads:
178 ///
179 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
180 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
181 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
182 // tests.
183 /// ```no_run
184 /// use std::sync::Arc;
185 /// use std::thread;
186 ///
187 /// let five = Arc::new(5);
188 ///
189 /// for _ in 0..10 {
190 ///     let five = Arc::clone(&five);
191 ///
192 ///     thread::spawn(move || {
193 ///         println!("{:?}", five);
194 ///     });
195 /// }
196 /// ```
197 ///
198 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
199 ///
200 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize
201 ///
202 /// ```no_run
203 /// use std::sync::Arc;
204 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
205 /// use std::thread;
206 ///
207 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
208 ///
209 /// for _ in 0..10 {
210 ///     let val = Arc::clone(&val);
211 ///
212 ///     thread::spawn(move || {
213 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
214 ///         println!("{:?}", v);
215 ///     });
216 /// }
217 /// ```
218 ///
219 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
220 /// counting in general.
221 ///
222 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
223 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
224 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
225 pub struct Arc<T: ?Sized> {
226     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
227     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
228 }
229
230 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
231 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
232 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
233 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
234
235 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
236 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
237
238 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
239 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
240
241 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
242     fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
243         Self { ptr, phantom: PhantomData }
244     }
245
246     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
247         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
248     }
249 }
250
251 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
252 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
253 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Arc`]`<T>>`.
254 ///
255 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
256 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
257 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
258 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
259 /// itself (the backing store) from being deallocated.
260 ///
261 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
262 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
263 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
264 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
265 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
266 /// pointers from children back to their parents.
267 ///
268 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
269 ///
270 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
271 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
272 pub struct Weak<T: ?Sized> {
273     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
274     // but it is not necessarily a valid pointer.
275     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
276     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
277     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
278     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
279     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
280 }
281
282 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
283 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
284 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
285 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
286
287 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
288 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
289 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
290 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
291
292 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
293 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
294     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
295         write!(f, "(Weak)")
296     }
297 }
298
299 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
300 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
301 // inner types.
302 #[repr(C)]
303 struct ArcInner<T: ?Sized> {
304     strong: atomic::AtomicUsize,
305
306     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
307     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
308     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
309     weak: atomic::AtomicUsize,
310
311     data: T,
312 }
313
314 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
315 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
316
317 impl<T> Arc<T> {
318     /// Constructs a new `Arc<T>`.
319     ///
320     /// # Examples
321     ///
322     /// ```
323     /// use std::sync::Arc;
324     ///
325     /// let five = Arc::new(5);
326     /// ```
327     #[inline]
328     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
329     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
330         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
331         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
332         let x: Box<_> = box ArcInner {
333             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
334             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
335             data,
336         };
337         Self::from_inner(Box::leak(x).into())
338     }
339
340     /// Constructs a new `Arc<T>` using a weak reference to itself. Attempting
341     /// to upgrade the weak reference before this function returns will result
342     /// in a `None` value. However, the weak reference may be cloned freely and
343     /// stored for use at a later time.
344     ///
345     /// # Examples
346     /// ```
347     /// #![feature(arc_new_cyclic)]
348     /// #![allow(dead_code)]
349     ///
350     /// use std::sync::{Arc, Weak};
351     ///
352     /// struct Foo {
353     ///     me: Weak<Foo>,
354     /// }
355     ///
356     /// let foo = Arc::new_cyclic(|me| Foo {
357     ///     me: me.clone(),
358     /// });
359     /// ```
360     #[inline]
361     #[unstable(feature = "arc_new_cyclic", issue = "75861")]
362     pub fn new_cyclic(data_fn: impl FnOnce(&Weak<T>) -> T) -> Arc<T> {
363         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
364         // weak reference.
365         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box ArcInner {
366             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
367             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
368             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
369         })
370         .into();
371         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
372
373         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
374
375         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
376         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
377         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
378         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
379         // updates to the weak reference count which might not be necessary
380         // otherwise.
381         let data = data_fn(&weak);
382
383         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
384         // reference into a strong reference.
385         unsafe {
386             let inner = init_ptr.as_ptr();
387             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
388
389             // The above write to the data field must be visible to any threads which
390             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
391             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
392             //
393             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
394             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
395             // non-upgradeable `Weak`:
396             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
397             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
398             //
399             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
400             // possible with safe code alone.
401             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
402             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
403         }
404
405         let strong = Arc::from_inner(init_ptr);
406
407         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
408         // so don't run the destructor for our old weak reference.
409         mem::forget(weak);
410         strong
411     }
412
413     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
414     ///
415     /// # Examples
416     ///
417     /// ```
418     /// #![feature(new_uninit)]
419     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
420     ///
421     /// use std::sync::Arc;
422     ///
423     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
424     ///
425     /// let five = unsafe {
426     ///     // Deferred initialization:
427     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
428     ///
429     ///     five.assume_init()
430     /// };
431     ///
432     /// assert_eq!(*five, 5)
433     /// ```
434     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
435     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
436         unsafe {
437             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
438                 Layout::new::<T>(),
439                 |layout| Global.allocate(layout),
440                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
441             ))
442         }
443     }
444
445     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
446     /// being filled with `0` bytes.
447     ///
448     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
449     /// of this method.
450     ///
451     /// # Examples
452     ///
453     /// ```
454     /// #![feature(new_uninit)]
455     ///
456     /// use std::sync::Arc;
457     ///
458     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
459     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
460     ///
461     /// assert_eq!(*zero, 0)
462     /// ```
463     ///
464     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
465     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
466     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
467         unsafe {
468             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
469                 Layout::new::<T>(),
470                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
471                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
472             ))
473         }
474     }
475
476     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
477     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
478     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
479     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
480         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
481     }
482
483     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
484     ///
485     /// # Examples
486     ///
487     /// ```
488     /// #![feature(allocator_api)]
489     /// use std::sync::Arc;
490     ///
491     /// let five = Arc::try_new(5)?;
492     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
493     /// ```
494     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
495     #[inline]
496     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
497         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
498         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
499         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
500             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
501             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
502             data,
503         })?;
504         Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into()))
505     }
506
507     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
508     /// if allocation fails.
509     ///
510     /// # Examples
511     ///
512     /// ```
513     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
514     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
515     ///
516     /// use std::sync::Arc;
517     ///
518     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
519     ///
520     /// let five = unsafe {
521     ///     // Deferred initialization:
522     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
523     ///
524     ///     five.assume_init()
525     /// };
526     ///
527     /// assert_eq!(*five, 5);
528     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
529     /// ```
530     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
531     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
532     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
533         unsafe {
534             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
535                 Layout::new::<T>(),
536                 |layout| Global.allocate(layout),
537                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
538             )?))
539         }
540     }
541
542     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
543     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
544     ///
545     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
546     /// of this method.
547     ///
548     /// # Examples
549     ///
550     /// ```
551     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
552     ///
553     /// use std::sync::Arc;
554     ///
555     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
556     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
557     ///
558     /// assert_eq!(*zero, 0);
559     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
560     /// ```
561     ///
562     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
563     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
564     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
565     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
566         unsafe {
567             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
568                 Layout::new::<T>(),
569                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
570                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
571             )?))
572         }
573     }
574     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
575     ///
576     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
577     /// passed in.
578     ///
579     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
580     ///
581     /// # Examples
582     ///
583     /// ```
584     /// use std::sync::Arc;
585     ///
586     /// let x = Arc::new(3);
587     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
588     ///
589     /// let x = Arc::new(4);
590     /// let _y = Arc::clone(&x);
591     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
592     /// ```
593     #[inline]
594     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
595     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
596         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
597             return Err(this);
598         }
599
600         acquire!(this.inner().strong);
601
602         unsafe {
603             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
604
605             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
606             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
607             mem::forget(this);
608
609             Ok(elem)
610         }
611     }
612 }
613
614 impl<T> Arc<[T]> {
615     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
616     ///
617     /// # Examples
618     ///
619     /// ```
620     /// #![feature(new_uninit)]
621     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
622     ///
623     /// use std::sync::Arc;
624     ///
625     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
626     ///
627     /// let values = unsafe {
628     ///     // Deferred initialization:
629     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
630     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
631     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
632     ///
633     ///     values.assume_init()
634     /// };
635     ///
636     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
637     /// ```
638     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
639     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
640         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
641     }
642
643     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
644     /// filled with `0` bytes.
645     ///
646     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
647     /// incorrect usage of this method.
648     ///
649     /// # Examples
650     ///
651     /// ```
652     /// #![feature(new_uninit)]
653     ///
654     /// use std::sync::Arc;
655     ///
656     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
657     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
658     ///
659     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
660     /// ```
661     ///
662     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
663     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
664     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
665         unsafe {
666             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
667                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
668                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
669                 |mem| {
670                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
671                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
672                 },
673             ))
674         }
675     }
676 }
677
678 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
679     /// Converts to `Arc<T>`.
680     ///
681     /// # Safety
682     ///
683     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
684     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
685     /// really is in an initialized state.
686     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
687     /// causes immediate undefined behavior.
688     ///
689     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
690     ///
691     /// # Examples
692     ///
693     /// ```
694     /// #![feature(new_uninit)]
695     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
696     ///
697     /// use std::sync::Arc;
698     ///
699     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
700     ///
701     /// let five = unsafe {
702     ///     // Deferred initialization:
703     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
704     ///
705     ///     five.assume_init()
706     /// };
707     ///
708     /// assert_eq!(*five, 5)
709     /// ```
710     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
711     #[inline]
712     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
713         Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
714     }
715 }
716
717 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
718     /// Converts to `Arc<[T]>`.
719     ///
720     /// # Safety
721     ///
722     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
723     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
724     /// really is in an initialized state.
725     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
726     /// causes immediate undefined behavior.
727     ///
728     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
729     ///
730     /// # Examples
731     ///
732     /// ```
733     /// #![feature(new_uninit)]
734     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
735     ///
736     /// use std::sync::Arc;
737     ///
738     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
739     ///
740     /// let values = unsafe {
741     ///     // Deferred initialization:
742     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
743     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
744     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
745     ///
746     ///     values.assume_init()
747     /// };
748     ///
749     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
750     /// ```
751     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
752     #[inline]
753     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
754         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
755     }
756 }
757
758 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
759     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
760     ///
761     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
762     /// [`Arc::from_raw`].
763     ///
764     /// # Examples
765     ///
766     /// ```
767     /// use std::sync::Arc;
768     ///
769     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
770     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
771     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
772     /// ```
773     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
774     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
775         let ptr = Self::as_ptr(&this);
776         mem::forget(this);
777         ptr
778     }
779
780     /// Provides a raw pointer to the data.
781     ///
782     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
783     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
784     ///
785     /// # Examples
786     ///
787     /// ```
788     /// use std::sync::Arc;
789     ///
790     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
791     /// let y = Arc::clone(&x);
792     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
793     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
794     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
795     /// ```
796     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
797     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
798         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
799
800         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
801         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
802         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
803         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
804     }
805
806     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
807     ///
808     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
809     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
810     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
811     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
812     /// basically like transmuting references of different types. See
813     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
814     /// restrictions apply in this case.
815     ///
816     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
817     /// dropped once.
818     ///
819     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
820     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
821     ///
822     /// [into_raw]: Arc::into_raw
823     /// [transmute]: core::mem::transmute
824     ///
825     /// # Examples
826     ///
827     /// ```
828     /// use std::sync::Arc;
829     ///
830     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
831     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
832     ///
833     /// unsafe {
834     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
835     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
836     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
837     ///
838     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
839     /// }
840     ///
841     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
842     /// ```
843     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
844     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
845         unsafe {
846             let offset = data_offset(ptr);
847
848             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
849             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
850
851             Self::from_ptr(arc_ptr)
852         }
853     }
854
855     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
856     ///
857     /// # Examples
858     ///
859     /// ```
860     /// use std::sync::Arc;
861     ///
862     /// let five = Arc::new(5);
863     ///
864     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
865     /// ```
866     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
867     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
868         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
869         // below.
870         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
871
872         loop {
873             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
874             if cur == usize::MAX {
875                 hint::spin_loop();
876                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
877                 continue;
878             }
879
880             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
881             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
882             // to deal with overflow.
883
884             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
885             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
886             // events prior to that write happen before this read.
887             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
888                 Ok(_) => {
889                     // Make sure we do not create a dangling Weak
890                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
891                     return Weak { ptr: this.ptr };
892                 }
893                 Err(old) => cur = old,
894             }
895         }
896     }
897
898     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
899     ///
900     /// # Safety
901     ///
902     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
903     /// Another thread can change the weak count at any time,
904     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
905     ///
906     /// # Examples
907     ///
908     /// ```
909     /// use std::sync::Arc;
910     ///
911     /// let five = Arc::new(5);
912     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
913     ///
914     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
915     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
916     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
917     /// ```
918     #[inline]
919     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
920     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
921         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
922         // If the weak count is currently locked, the value of the
923         // count was 0 just before taking the lock.
924         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
925     }
926
927     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
928     ///
929     /// # Safety
930     ///
931     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
932     /// Another thread can change the strong count at any time,
933     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
934     ///
935     /// # Examples
936     ///
937     /// ```
938     /// use std::sync::Arc;
939     ///
940     /// let five = Arc::new(5);
941     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
942     ///
943     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
944     /// // the `Arc` between threads.
945     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
946     /// ```
947     #[inline]
948     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
949     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
950         this.inner().strong.load(SeqCst)
951     }
952
953     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
954     /// provided pointer by one.
955     ///
956     /// # Safety
957     ///
958     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
959     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
960     /// least 1) for the duration of this method.
961     ///
962     /// # Examples
963     ///
964     /// ```
965     /// use std::sync::Arc;
966     ///
967     /// let five = Arc::new(5);
968     ///
969     /// unsafe {
970     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
971     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
972     ///
973     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
974     ///     // the `Arc` between threads.
975     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
976     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
977     /// }
978     /// ```
979     #[inline]
980     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
981     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
982         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
983         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
984         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
985         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
986     }
987
988     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
989     /// provided pointer by one.
990     ///
991     /// # Safety
992     ///
993     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
994     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
995     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
996     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
997     /// released.
998     ///
999     /// # Examples
1000     ///
1001     /// ```
1002     /// use std::sync::Arc;
1003     ///
1004     /// let five = Arc::new(5);
1005     ///
1006     /// unsafe {
1007     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1008     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1009     ///
1010     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1011     ///     // the `Arc` between threads.
1012     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1013     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1014     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1015     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1016     /// }
1017     /// ```
1018     #[inline]
1019     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1020     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1021         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1022     }
1023
1024     #[inline]
1025     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1026         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1027         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1028         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1029         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1030         // contents.
1031         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1032     }
1033
1034     // Non-inlined part of `drop`.
1035     #[inline(never)]
1036     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1037         // Destroy the data at this time, even though we may not free the box
1038         // allocation itself (there may still be weak pointers lying around).
1039         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1040
1041         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1042         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1043     }
1044
1045     #[inline]
1046     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1047     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1048     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1049     ///
1050     /// # Examples
1051     ///
1052     /// ```
1053     /// use std::sync::Arc;
1054     ///
1055     /// let five = Arc::new(5);
1056     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1057     /// let other_five = Arc::new(5);
1058     ///
1059     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1060     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1061     /// ```
1062     ///
1063     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1064     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1065         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1066     }
1067 }
1068
1069 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1070     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1071     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1072     ///
1073     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1074     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1075     unsafe fn allocate_for_layout(
1076         value_layout: Layout,
1077         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1078         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1079     ) -> *mut ArcInner<T> {
1080         // Calculate layout using the given value layout.
1081         // Previously, layout was calculated on the expression
1082         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1083         // reference (see #54908).
1084         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1085         unsafe {
1086             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1087                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1088         }
1089     }
1090
1091     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1092     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1093     /// returning an error if allocation fails.
1094     ///
1095     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1096     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1097     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1098         value_layout: Layout,
1099         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1100         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1101     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1102         // Calculate layout using the given value layout.
1103         // Previously, layout was calculated on the expression
1104         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1105         // reference (see #54908).
1106         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1107
1108         let ptr = allocate(layout)?;
1109
1110         // Initialize the ArcInner
1111         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1112         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1113
1114         unsafe {
1115             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1116             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1117         }
1118
1119         Ok(inner)
1120     }
1121
1122     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1123     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1124         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1125         unsafe {
1126             Self::allocate_for_layout(
1127                 Layout::for_value(&*ptr),
1128                 |layout| Global.allocate(layout),
1129                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1130             )
1131         }
1132     }
1133
1134     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1135         unsafe {
1136             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1137             let bptr = box_unique.as_ptr();
1138
1139             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1140             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1141
1142             // Copy value as bytes
1143             ptr::copy_nonoverlapping(
1144                 bptr as *const T as *const u8,
1145                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1146                 value_size,
1147             );
1148
1149             // Free the allocation without dropping its contents
1150             box_free(box_unique, alloc);
1151
1152             Self::from_ptr(ptr)
1153         }
1154     }
1155 }
1156
1157 impl<T> Arc<[T]> {
1158     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1159     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1160         unsafe {
1161             Self::allocate_for_layout(
1162                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1163                 |layout| Global.allocate(layout),
1164                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1165             )
1166         }
1167     }
1168
1169     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1170     ///
1171     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1172     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1173         unsafe {
1174             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1175
1176             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1177
1178             Self::from_ptr(ptr)
1179         }
1180     }
1181
1182     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1183     ///
1184     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1185     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1186         // Panic guard while cloning T elements.
1187         // In the event of a panic, elements that have been written
1188         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1189         struct Guard<T> {
1190             mem: NonNull<u8>,
1191             elems: *mut T,
1192             layout: Layout,
1193             n_elems: usize,
1194         }
1195
1196         impl<T> Drop for Guard<T> {
1197             fn drop(&mut self) {
1198                 unsafe {
1199                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1200                     ptr::drop_in_place(slice);
1201
1202                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1203                 }
1204             }
1205         }
1206
1207         unsafe {
1208             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1209
1210             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1211             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1212
1213             // Pointer to first element
1214             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1215
1216             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1217
1218             for (i, item) in iter.enumerate() {
1219                 ptr::write(elems.add(i), item);
1220                 guard.n_elems += 1;
1221             }
1222
1223             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1224             mem::forget(guard);
1225
1226             Self::from_ptr(ptr)
1227         }
1228     }
1229 }
1230
1231 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1232 trait ArcFromSlice<T> {
1233     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1234 }
1235
1236 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1237     #[inline]
1238     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1239         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1240     }
1241 }
1242
1243 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1244     #[inline]
1245     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1246         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1247     }
1248 }
1249
1250 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1251 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1252     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1253     ///
1254     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1255     /// strong reference count.
1256     ///
1257     /// # Examples
1258     ///
1259     /// ```
1260     /// use std::sync::Arc;
1261     ///
1262     /// let five = Arc::new(5);
1263     ///
1264     /// let _ = Arc::clone(&five);
1265     /// ```
1266     #[inline]
1267     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1268         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1269         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1270         // the object.
1271         //
1272         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1273         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1274         // references to an object can only be formed from an existing
1275         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1276         // another must already provide any required synchronization.
1277         //
1278         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1279         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1280
1281         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1282         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1283         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1284         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1285         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1286         // any realistic program.
1287         //
1288         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1289         // don't care to support it.
1290         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1291             abort();
1292         }
1293
1294         Self::from_inner(self.ptr)
1295     }
1296 }
1297
1298 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1299 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1300     type Target = T;
1301
1302     #[inline]
1303     fn deref(&self) -> &T {
1304         &self.inner().data
1305     }
1306 }
1307
1308 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1309 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1310
1311 impl<T: Clone> Arc<T> {
1312     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1313     ///
1314     /// If there are other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation,
1315     /// then `make_mut` will create a new allocation and invoke [`clone`][clone] on the inner value
1316     /// to ensure unique ownership. This is also referred to as clone-on-write.
1317     ///
1318     /// Note that this differs from the behavior of [`Rc::make_mut`] which disassociates
1319     /// any remaining `Weak` pointers.
1320     ///
1321     /// See also [`get_mut`][get_mut], which will fail rather than cloning.
1322     ///
1323     /// [clone]: Clone::clone
1324     /// [get_mut]: Arc::get_mut
1325     /// [`Rc::make_mut`]: super::rc::Rc::make_mut
1326     ///
1327     /// # Examples
1328     ///
1329     /// ```
1330     /// use std::sync::Arc;
1331     ///
1332     /// let mut data = Arc::new(5);
1333     ///
1334     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1335     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1336     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1337     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1338     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1339     ///
1340     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1341     /// assert_eq!(*data, 8);
1342     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1343     /// ```
1344     #[inline]
1345     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1346     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1347         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1348         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1349         // the memory to be deallocated.
1350         //
1351         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1352         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1353         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1354         // deallocated.
1355         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1356             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1357             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1358             let mut arc = Self::new_uninit();
1359             unsafe {
1360                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1361                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1362                 *this = arc.assume_init();
1363             }
1364         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1365             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1366             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1367             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1368
1369             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1370             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1371             // invalidate the other weak refs.
1372
1373             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1374             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1375             // locked by a thread with a strong reference.
1376
1377             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1378             // up the ArcInner as needed.
1379             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1380
1381             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1382             let mut arc = Self::new_uninit();
1383             unsafe {
1384                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1385                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1386                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1387             }
1388         } else {
1389             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1390             // strong ref count.
1391             this.inner().strong.store(1, Release);
1392         }
1393
1394         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1395         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1396         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1397     }
1398 }
1399
1400 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1401     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1402     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1403     ///
1404     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1405     /// mutate a shared value.
1406     ///
1407     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1408     /// the inner value when there are other pointers.
1409     ///
1410     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1411     /// [clone]: Clone::clone
1412     ///
1413     /// # Examples
1414     ///
1415     /// ```
1416     /// use std::sync::Arc;
1417     ///
1418     /// let mut x = Arc::new(3);
1419     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1420     /// assert_eq!(*x, 4);
1421     ///
1422     /// let _y = Arc::clone(&x);
1423     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1424     /// ```
1425     #[inline]
1426     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1427     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1428         if this.is_unique() {
1429             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1430             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1431             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1432             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1433             // reference to the inner data.
1434             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1435         } else {
1436             None
1437         }
1438     }
1439
1440     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1441     /// without any check.
1442     ///
1443     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1444     ///
1445     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1446     ///
1447     /// # Safety
1448     ///
1449     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1450     /// for the duration of the returned borrow.
1451     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1452     /// for example immediately after `Arc::new`.
1453     ///
1454     /// # Examples
1455     ///
1456     /// ```
1457     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1458     ///
1459     /// use std::sync::Arc;
1460     ///
1461     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1462     /// unsafe {
1463     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1464     /// }
1465     /// assert_eq!(*x, "foo");
1466     /// ```
1467     #[inline]
1468     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1469     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1470         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1471         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1472         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1473     }
1474
1475     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1476     /// the underlying data.
1477     ///
1478     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1479     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1480         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1481         // holder.
1482         //
1483         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1484         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1485         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1486         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1487         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1488             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1489             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1490             // is being dropped.
1491             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1492
1493             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1494             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1495             // after the write.
1496             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1497             unique
1498         } else {
1499             false
1500         }
1501     }
1502 }
1503
1504 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1505 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1506     /// Drops the `Arc`.
1507     ///
1508     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1509     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1510     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1511     ///
1512     /// # Examples
1513     ///
1514     /// ```
1515     /// use std::sync::Arc;
1516     ///
1517     /// struct Foo;
1518     ///
1519     /// impl Drop for Foo {
1520     ///     fn drop(&mut self) {
1521     ///         println!("dropped!");
1522     ///     }
1523     /// }
1524     ///
1525     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1526     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1527     ///
1528     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1529     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1530     /// ```
1531     #[inline]
1532     fn drop(&mut self) {
1533         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1534         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1535         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1536         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1537             return;
1538         }
1539
1540         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1541         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1542         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1543         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1544         // count, which happens before this fence, which happens before the
1545         // deletion of the data.
1546         //
1547         // As explained in the [Boost documentation][1],
1548         //
1549         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1550         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1551         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1552         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1553         // > through this reference must obviously happened before), and an
1554         // > "acquire" operation before deleting the object.
1555         //
1556         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1557         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1558         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1559         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1560         // running in thread B.
1561         //
1562         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1563         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1564         // situations. See [2].
1565         //
1566         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1567         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1568         acquire!(self.inner().strong);
1569
1570         unsafe {
1571             self.drop_slow();
1572         }
1573     }
1574 }
1575
1576 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1577     #[inline]
1578     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1579     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1580     ///
1581     /// # Examples
1582     ///
1583     /// ```
1584     /// use std::any::Any;
1585     /// use std::sync::Arc;
1586     ///
1587     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1588     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1589     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1590     ///     }
1591     /// }
1592     ///
1593     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1594     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1595     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1596     /// ```
1597     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1598     where
1599         T: Any + Send + Sync + 'static,
1600     {
1601         if (*self).is::<T>() {
1602             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1603             mem::forget(self);
1604             Ok(Arc::from_inner(ptr))
1605         } else {
1606             Err(self)
1607         }
1608     }
1609 }
1610
1611 impl<T> Weak<T> {
1612     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1613     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1614     ///
1615     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1616     ///
1617     /// # Examples
1618     ///
1619     /// ```
1620     /// use std::sync::Weak;
1621     ///
1622     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1623     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1624     /// ```
1625     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1626     pub fn new() -> Weak<T> {
1627         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1628     }
1629 }
1630
1631 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1632 /// making any assertions about the data field.
1633 struct WeakInner<'a> {
1634     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1635     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1636 }
1637
1638 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1639     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1640     ///
1641     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1642     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1643     ///
1644     /// # Examples
1645     ///
1646     /// ```
1647     /// use std::sync::Arc;
1648     /// use std::ptr;
1649     ///
1650     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1651     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1652     /// // Both point to the same object
1653     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1654     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1655     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1656     ///
1657     /// drop(strong);
1658     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1659     /// // undefined behaviour.
1660     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1661     /// ```
1662     ///
1663     /// [`null`]: core::ptr::null
1664     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1665     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1666         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1667
1668         if is_dangling(ptr) {
1669             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1670             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1671             ptr as *const T
1672         } else {
1673             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1674             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1675             // so use raw pointer manipulation.
1676             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1677         }
1678     }
1679
1680     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1681     ///
1682     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1683     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1684     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1685     ///
1686     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1687     /// [`as_ptr`] apply.
1688     ///
1689     /// # Examples
1690     ///
1691     /// ```
1692     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1693     ///
1694     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1695     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1696     /// let raw = weak.into_raw();
1697     ///
1698     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1699     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1700     ///
1701     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1702     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1703     /// ```
1704     ///
1705     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1706     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1707     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1708     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1709         let result = self.as_ptr();
1710         mem::forget(self);
1711         result
1712     }
1713
1714     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1715     ///
1716     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1717     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1718     ///
1719     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1720     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1721     ///
1722     /// # Safety
1723     ///
1724     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1725     /// weak reference.
1726     ///
1727     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1728     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1729     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1730     /// call to [`into_raw`].
1731     /// # Examples
1732     ///
1733     /// ```
1734     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1735     ///
1736     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1737     ///
1738     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1739     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1740     ///
1741     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1742     ///
1743     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1744     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1745     ///
1746     /// drop(strong);
1747     ///
1748     /// // Decrement the last weak count.
1749     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1750     /// ```
1751     ///
1752     /// [`new`]: Weak::new
1753     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1754     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1755     /// [`forget`]: std::mem::forget
1756     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1757     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1758         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1759
1760         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1761             // This is a dangling Weak.
1762             ptr as *mut ArcInner<T>
1763         } else {
1764             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1765             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1766             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1767             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1768             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1769             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1770         };
1771
1772         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1773         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1774     }
1775 }
1776
1777 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1778     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1779     /// dropping of the inner value if successful.
1780     ///
1781     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1782     ///
1783     /// # Examples
1784     ///
1785     /// ```
1786     /// use std::sync::Arc;
1787     ///
1788     /// let five = Arc::new(5);
1789     ///
1790     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1791     ///
1792     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1793     /// assert!(strong_five.is_some());
1794     ///
1795     /// // Destroy all strong pointers.
1796     /// drop(strong_five);
1797     /// drop(five);
1798     ///
1799     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1800     /// ```
1801     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1802     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1803         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1804         // fetch_add as this function should never take the reference count
1805         // from zero to one.
1806         let inner = self.inner()?;
1807
1808         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1809         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1810         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1811         // confirmed via the CAS below.
1812         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1813
1814         loop {
1815             if n == 0 {
1816                 return None;
1817             }
1818
1819             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1820             if n > MAX_REFCOUNT {
1821                 abort();
1822             }
1823
1824             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1825             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1826             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1827             // expect to observe the fully initialized value.
1828             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1829                 Ok(_) => return Some(Arc::from_inner(self.ptr)), // null checked above
1830                 Err(old) => n = old,
1831             }
1832         }
1833     }
1834
1835     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1836     ///
1837     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1838     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1839     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1840         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1841     }
1842
1843     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1844     /// allocation.
1845     ///
1846     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1847     /// strong pointers, this will return 0.
1848     ///
1849     /// # Accuracy
1850     ///
1851     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1852     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1853     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1854     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1855     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1856         self.inner()
1857             .map(|inner| {
1858                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1859                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1860                 if strong == 0 {
1861                     0
1862                 } else {
1863                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1864                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1865                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1866                     // was still around when we observed the weak count, and can
1867                     // therefore safely subtract it.
1868                     weak - 1
1869                 }
1870             })
1871             .unwrap_or(0)
1872     }
1873
1874     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1875     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1876     #[inline]
1877     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1878         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1879             None
1880         } else {
1881             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1882             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1883             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1884             Some(unsafe {
1885                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1886                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1887             })
1888         }
1889     }
1890
1891     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1892     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1893     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1894     ///
1895     /// # Notes
1896     ///
1897     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1898     /// other, even though they don't point to any allocation.
1899     ///
1900     /// # Examples
1901     ///
1902     /// ```
1903     /// use std::sync::Arc;
1904     ///
1905     /// let first_rc = Arc::new(5);
1906     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1907     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1908     ///
1909     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1910     ///
1911     /// let third_rc = Arc::new(5);
1912     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1913     ///
1914     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1915     /// ```
1916     ///
1917     /// Comparing `Weak::new`.
1918     ///
1919     /// ```
1920     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1921     ///
1922     /// let first = Weak::new();
1923     /// let second = Weak::new();
1924     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1925     ///
1926     /// let third_rc = Arc::new(());
1927     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1928     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1929     /// ```
1930     ///
1931     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1932     #[inline]
1933     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1934     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1935         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1936     }
1937 }
1938
1939 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1940 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1941     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1942     ///
1943     /// # Examples
1944     ///
1945     /// ```
1946     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1947     ///
1948     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
1949     ///
1950     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1951     /// ```
1952     #[inline]
1953     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1954         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
1955             inner
1956         } else {
1957             return Weak { ptr: self.ptr };
1958         };
1959         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
1960         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
1961         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
1962         // running this code in that case).
1963         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
1964
1965         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
1966         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1967             abort();
1968         }
1969
1970         Weak { ptr: self.ptr }
1971     }
1972 }
1973
1974 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1975 impl<T> Default for Weak<T> {
1976     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
1977     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
1978     /// gives [`None`].
1979     ///
1980     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1981     ///
1982     /// # Examples
1983     ///
1984     /// ```
1985     /// use std::sync::Weak;
1986     ///
1987     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1988     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1989     /// ```
1990     fn default() -> Weak<T> {
1991         Weak::new()
1992     }
1993 }
1994
1995 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1996 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1997     /// Drops the `Weak` pointer.
1998     ///
1999     /// # Examples
2000     ///
2001     /// ```
2002     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2003     ///
2004     /// struct Foo;
2005     ///
2006     /// impl Drop for Foo {
2007     ///     fn drop(&mut self) {
2008     ///         println!("dropped!");
2009     ///     }
2010     /// }
2011     ///
2012     /// let foo = Arc::new(Foo);
2013     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2014     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2015     ///
2016     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2017     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2018     ///
2019     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2020     /// ```
2021     fn drop(&mut self) {
2022         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2023         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2024         // the memory orderings
2025         //
2026         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2027         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2028         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2029         // ref, which can only happen after the lock is released.
2030         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2031
2032         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2033             acquire!(inner.weak);
2034             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2035         }
2036     }
2037 }
2038
2039 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2040 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2041     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2042     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2043 }
2044
2045 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2046 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2047     #[inline]
2048     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2049         **self == **other
2050     }
2051     #[inline]
2052     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2053         **self != **other
2054     }
2055 }
2056
2057 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2058 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2059 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2060 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2061 /// the same value, than two `&T`s.
2062 ///
2063 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2064 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2065 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2066     #[inline]
2067     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2068         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2069     }
2070
2071     #[inline]
2072     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2073         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2074     }
2075 }
2076
2077 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2078 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2079     /// Equality for two `Arc`s.
2080     ///
2081     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2082     /// stored in different allocation.
2083     ///
2084     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2085     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2086     ///
2087     /// # Examples
2088     ///
2089     /// ```
2090     /// use std::sync::Arc;
2091     ///
2092     /// let five = Arc::new(5);
2093     ///
2094     /// assert!(five == Arc::new(5));
2095     /// ```
2096     #[inline]
2097     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2098         ArcEqIdent::eq(self, other)
2099     }
2100
2101     /// Inequality for two `Arc`s.
2102     ///
2103     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2104     ///
2105     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2106     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2107     ///
2108     /// # Examples
2109     ///
2110     /// ```
2111     /// use std::sync::Arc;
2112     ///
2113     /// let five = Arc::new(5);
2114     ///
2115     /// assert!(five != Arc::new(6));
2116     /// ```
2117     #[inline]
2118     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2119         ArcEqIdent::ne(self, other)
2120     }
2121 }
2122
2123 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2124 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2125     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2126     ///
2127     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2128     ///
2129     /// # Examples
2130     ///
2131     /// ```
2132     /// use std::sync::Arc;
2133     /// use std::cmp::Ordering;
2134     ///
2135     /// let five = Arc::new(5);
2136     ///
2137     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2138     /// ```
2139     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2140         (**self).partial_cmp(&**other)
2141     }
2142
2143     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2144     ///
2145     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2146     ///
2147     /// # Examples
2148     ///
2149     /// ```
2150     /// use std::sync::Arc;
2151     ///
2152     /// let five = Arc::new(5);
2153     ///
2154     /// assert!(five < Arc::new(6));
2155     /// ```
2156     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2157         *(*self) < *(*other)
2158     }
2159
2160     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2161     ///
2162     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2163     ///
2164     /// # Examples
2165     ///
2166     /// ```
2167     /// use std::sync::Arc;
2168     ///
2169     /// let five = Arc::new(5);
2170     ///
2171     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2172     /// ```
2173     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2174         *(*self) <= *(*other)
2175     }
2176
2177     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2178     ///
2179     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2180     ///
2181     /// # Examples
2182     ///
2183     /// ```
2184     /// use std::sync::Arc;
2185     ///
2186     /// let five = Arc::new(5);
2187     ///
2188     /// assert!(five > Arc::new(4));
2189     /// ```
2190     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2191         *(*self) > *(*other)
2192     }
2193
2194     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2195     ///
2196     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2197     ///
2198     /// # Examples
2199     ///
2200     /// ```
2201     /// use std::sync::Arc;
2202     ///
2203     /// let five = Arc::new(5);
2204     ///
2205     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2206     /// ```
2207     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2208         *(*self) >= *(*other)
2209     }
2210 }
2211 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2212 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2213     /// Comparison for two `Arc`s.
2214     ///
2215     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2216     ///
2217     /// # Examples
2218     ///
2219     /// ```
2220     /// use std::sync::Arc;
2221     /// use std::cmp::Ordering;
2222     ///
2223     /// let five = Arc::new(5);
2224     ///
2225     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2226     /// ```
2227     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2228         (**self).cmp(&**other)
2229     }
2230 }
2231 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2232 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2233
2234 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2235 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2236     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2237         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2238     }
2239 }
2240
2241 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2242 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2243     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2244         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2245     }
2246 }
2247
2248 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2249 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2250     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2251         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2252     }
2253 }
2254
2255 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2256 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2257     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2258     ///
2259     /// # Examples
2260     ///
2261     /// ```
2262     /// use std::sync::Arc;
2263     ///
2264     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2265     /// assert_eq!(*x, 0);
2266     /// ```
2267     fn default() -> Arc<T> {
2268         Arc::new(Default::default())
2269     }
2270 }
2271
2272 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2273 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2274     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2275         (**self).hash(state)
2276     }
2277 }
2278
2279 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2280 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2281     fn from(t: T) -> Self {
2282         Arc::new(t)
2283     }
2284 }
2285
2286 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2287 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2288     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2289     ///
2290     /// # Example
2291     ///
2292     /// ```
2293     /// # use std::sync::Arc;
2294     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2295     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2296     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2297     /// ```
2298     #[inline]
2299     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2300         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2301     }
2302 }
2303
2304 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2305 impl From<&str> for Arc<str> {
2306     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2307     ///
2308     /// # Example
2309     ///
2310     /// ```
2311     /// # use std::sync::Arc;
2312     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2313     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2314     /// ```
2315     #[inline]
2316     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2317         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2318         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2319     }
2320 }
2321
2322 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2323 impl From<String> for Arc<str> {
2324     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2325     ///
2326     /// # Example
2327     ///
2328     /// ```
2329     /// # use std::sync::Arc;
2330     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2331     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2332     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2333     /// ```
2334     #[inline]
2335     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2336         Arc::from(&v[..])
2337     }
2338 }
2339
2340 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2341 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2342     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2343     ///
2344     /// # Example
2345     ///
2346     /// ```
2347     /// # use std::sync::Arc;
2348     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2349     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2350     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2351     /// ```
2352     #[inline]
2353     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2354         Arc::from_box(v)
2355     }
2356 }
2357
2358 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2359 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2360     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2361     ///
2362     /// # Example
2363     ///
2364     /// ```
2365     /// # use std::sync::Arc;
2366     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2367     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2368     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2369     /// ```
2370     #[inline]
2371     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2372         unsafe {
2373             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2374
2375             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2376             v.set_len(0);
2377
2378             arc
2379         }
2380     }
2381 }
2382
2383 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2384 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2385 where
2386     B: ToOwned + ?Sized,
2387     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2388 {
2389     #[inline]
2390     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2391         match cow {
2392             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2393             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2394         }
2395     }
2396 }
2397
2398 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2399 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2400     type Error = Arc<[T]>;
2401
2402     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2403         if boxed_slice.len() == N {
2404             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2405         } else {
2406             Err(boxed_slice)
2407         }
2408     }
2409 }
2410
2411 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2412 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2413     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2414     ///
2415     /// # Performance characteristics
2416     ///
2417     /// ## The general case
2418     ///
2419     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2420     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2421     ///
2422     /// ```rust
2423     /// # use std::sync::Arc;
2424     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2425     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2426     /// ```
2427     ///
2428     /// this behaves as if we wrote:
2429     ///
2430     /// ```rust
2431     /// # use std::sync::Arc;
2432     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2433     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2434     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2435     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2436     /// ```
2437     ///
2438     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2439     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2440     ///
2441     /// ## Iterators of known length
2442     ///
2443     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2444     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2445     ///
2446     /// ```rust
2447     /// # use std::sync::Arc;
2448     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2449     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2450     /// ```
2451     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2452         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2453     }
2454 }
2455
2456 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2457 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2458     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2459 }
2460
2461 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2462     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2463         self.collect::<Vec<T>>().into()
2464     }
2465 }
2466
2467 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2468     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2469         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2470         let (low, high) = self.size_hint();
2471         if let Some(high) = high {
2472             debug_assert_eq!(
2473                 low,
2474                 high,
2475                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2476                 (low, high)
2477             );
2478
2479             unsafe {
2480                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2481                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2482             }
2483         } else {
2484             // Fall back to normal implementation.
2485             self.collect::<Vec<T>>().into()
2486         }
2487     }
2488 }
2489
2490 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2491 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2492     fn borrow(&self) -> &T {
2493         &**self
2494     }
2495 }
2496
2497 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2498 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2499     fn as_ref(&self) -> &T {
2500         &**self
2501     }
2502 }
2503
2504 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2505 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2506
2507 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2508 ///
2509 /// # Safety
2510 ///
2511 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2512 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2513 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2514     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2515     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2516     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2517     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2518     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2519     // detail of the language that may not be relied upon outside of std.
2520     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2521 }
2522
2523 #[inline]
2524 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2525     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2526     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2527 }