]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/sync.rs
Changed slice.swap documentation for better readability
[rust.git] / library / alloc / src / sync.rs
1 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2
3 //! Thread-safe reference-counting pointers.
4 //!
5 //! See the [`Arc<T>`][Arc] documentation for more details.
6
7 use core::any::Any;
8 use core::borrow;
9 use core::cmp::Ordering;
10 use core::convert::{From, TryFrom};
11 use core::fmt;
12 use core::hash::{Hash, Hasher};
13 use core::hint;
14 use core::intrinsics::abort;
15 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
16 use core::iter;
17 use core::marker::{PhantomData, Unpin, Unsize};
18 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
19 use core::mem::size_of_val;
20 use core::mem::{self, align_of_val_raw};
21 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
22 use core::panic::{RefUnwindSafe, UnwindSafe};
23 use core::pin::Pin;
24 use core::ptr::{self, NonNull};
25 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
26 use core::slice::from_raw_parts_mut;
27 use core::sync::atomic;
28 use core::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release, SeqCst};
29
30 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
31 use crate::alloc::handle_alloc_error;
32 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
33 use crate::alloc::{box_free, WriteCloneIntoRaw};
34 use crate::alloc::{AllocError, Allocator, Global, Layout};
35 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
36 use crate::boxed::Box;
37 use crate::rc::is_dangling;
38 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
39 use crate::string::String;
40 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
41 use crate::vec::Vec;
42
43 #[cfg(test)]
44 mod tests;
45
46 /// A soft limit on the amount of references that may be made to an `Arc`.
47 ///
48 /// Going above this limit will abort your program (although not
49 /// necessarily) at _exactly_ `MAX_REFCOUNT + 1` references.
50 const MAX_REFCOUNT: usize = (isize::MAX) as usize;
51
52 #[cfg(not(sanitize = "thread"))]
53 macro_rules! acquire {
54     ($x:expr) => {
55         atomic::fence(Acquire)
56     };
57 }
58
59 // ThreadSanitizer does not support memory fences. To avoid false positive
60 // reports in Arc / Weak implementation use atomic loads for synchronization
61 // instead.
62 #[cfg(sanitize = "thread")]
63 macro_rules! acquire {
64     ($x:expr) => {
65         $x.load(Acquire)
66     };
67 }
68
69 /// A thread-safe reference-counting pointer. 'Arc' stands for 'Atomically
70 /// Reference Counted'.
71 ///
72 /// The type `Arc<T>` provides shared ownership of a value of type `T`,
73 /// allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on `Arc` produces
74 /// a new `Arc` instance, which points to the same allocation on the heap as the
75 /// source `Arc`, while increasing a reference count. When the last `Arc`
76 /// pointer to a given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
77 /// referred to as "inner value") is also dropped.
78 ///
79 /// Shared references in Rust disallow mutation by default, and `Arc` is no
80 /// exception: you cannot generally obtain a mutable reference to something
81 /// inside an `Arc`. If you need to mutate through an `Arc`, use
82 /// [`Mutex`][mutex], [`RwLock`][rwlock], or one of the [`Atomic`][atomic]
83 /// types.
84 ///
85 /// ## Thread Safety
86 ///
87 /// Unlike [`Rc<T>`], `Arc<T>` uses atomic operations for its reference
88 /// counting. This means that it is thread-safe. The disadvantage is that
89 /// atomic operations are more expensive than ordinary memory accesses. If you
90 /// are not sharing reference-counted allocations between threads, consider using
91 /// [`Rc<T>`] for lower overhead. [`Rc<T>`] is a safe default, because the
92 /// compiler will catch any attempt to send an [`Rc<T>`] between threads.
93 /// However, a library might choose `Arc<T>` in order to give library consumers
94 /// more flexibility.
95 ///
96 /// `Arc<T>` will implement [`Send`] and [`Sync`] as long as the `T` implements
97 /// [`Send`] and [`Sync`]. Why can't you put a non-thread-safe type `T` in an
98 /// `Arc<T>` to make it thread-safe? This may be a bit counter-intuitive at
99 /// first: after all, isn't the point of `Arc<T>` thread safety? The key is
100 /// this: `Arc<T>` makes it thread safe to have multiple ownership of the same
101 /// data, but it  doesn't add thread safety to its data. Consider
102 /// <code>Arc<[RefCell\<T>]></code>. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
103 /// [`Send`], <code>Arc<[RefCell\<T>]></code> would be as well. But then we'd have a problem:
104 /// [`RefCell<T>`] is not thread safe; it keeps track of the borrowing count using
105 /// non-atomic operations.
106 ///
107 /// In the end, this means that you may need to pair `Arc<T>` with some sort of
108 /// [`std::sync`] type, usually [`Mutex<T>`][mutex].
109 ///
110 /// ## Breaking cycles with `Weak`
111 ///
112 /// The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
113 /// [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
114 /// to an `Arc`, but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
115 /// already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
116 /// inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
117 /// (the backing store for the value) alive.
118 ///
119 /// A cycle between `Arc` pointers will never be deallocated. For this reason,
120 /// [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have
121 /// strong `Arc` pointers from parent nodes to children, and [`Weak`]
122 /// pointers from children back to their parents.
123 ///
124 /// # Cloning references
125 ///
126 /// Creating a new reference from an existing reference-counted pointer is done using the
127 /// `Clone` trait implemented for [`Arc<T>`][Arc] and [`Weak<T>`][Weak].
128 ///
129 /// ```
130 /// use std::sync::Arc;
131 /// let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
132 /// // The two syntaxes below are equivalent.
133 /// let a = foo.clone();
134 /// let b = Arc::clone(&foo);
135 /// // a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location
136 /// ```
137 ///
138 /// ## `Deref` behavior
139 ///
140 /// `Arc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`][deref] trait),
141 /// so you can call `T`'s methods on a value of type `Arc<T>`. To avoid name
142 /// clashes with `T`'s methods, the methods of `Arc<T>` itself are associated
143 /// functions, called using [fully qualified syntax]:
144 ///
145 /// ```
146 /// use std::sync::Arc;
147 ///
148 /// let my_arc = Arc::new(());
149 /// let my_weak = Arc::downgrade(&my_arc);
150 /// ```
151 ///
152 /// `Arc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
153 /// fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
154 /// while others prefer using method-call syntax.
155 ///
156 /// ```
157 /// use std::sync::Arc;
158 ///
159 /// let arc = Arc::new(());
160 /// // Method-call syntax
161 /// let arc2 = arc.clone();
162 /// // Fully qualified syntax
163 /// let arc3 = Arc::clone(&arc);
164 /// ```
165 ///
166 /// [`Weak<T>`][Weak] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
167 /// already been dropped.
168 ///
169 /// [`Rc<T>`]: crate::rc::Rc
170 /// [clone]: Clone::clone
171 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
172 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
173 /// [atomic]: core::sync::atomic
174 /// [`Send`]: core::marker::Send
175 /// [`Sync`]: core::marker::Sync
176 /// [deref]: core::ops::Deref
177 /// [downgrade]: Arc::downgrade
178 /// [upgrade]: Weak::upgrade
179 /// [RefCell\<T>]: core::cell::RefCell
180 /// [`RefCell<T>`]: core::cell::RefCell
181 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
182 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
183 /// [fully qualified syntax]: https://doc.rust-lang.org/book/ch19-03-advanced-traits.html#fully-qualified-syntax-for-disambiguation-calling-methods-with-the-same-name
184 ///
185 /// # Examples
186 ///
187 /// Sharing some immutable data between threads:
188 ///
189 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
190 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
191 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
192 // tests.
193 /// ```no_run
194 /// use std::sync::Arc;
195 /// use std::thread;
196 ///
197 /// let five = Arc::new(5);
198 ///
199 /// for _ in 0..10 {
200 ///     let five = Arc::clone(&five);
201 ///
202 ///     thread::spawn(move || {
203 ///         println!("{:?}", five);
204 ///     });
205 /// }
206 /// ```
207 ///
208 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
209 ///
210 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize "sync::atomic::AtomicUsize"
211 ///
212 /// ```no_run
213 /// use std::sync::Arc;
214 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
215 /// use std::thread;
216 ///
217 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
218 ///
219 /// for _ in 0..10 {
220 ///     let val = Arc::clone(&val);
221 ///
222 ///     thread::spawn(move || {
223 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
224 ///         println!("{:?}", v);
225 ///     });
226 /// }
227 /// ```
228 ///
229 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
230 /// counting in general.
231 ///
232 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
233 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
234 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
235 pub struct Arc<T: ?Sized> {
236     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
237     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
238 }
239
240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
241 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
242 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
243 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
244
245 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
246 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Arc<T> {}
247
248 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
249 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
250
251 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
252 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
253
254 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
255     fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
256         Self { ptr, phantom: PhantomData }
257     }
258
259     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
260         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
261     }
262 }
263
264 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
265 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
266 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Arc]\<T>></code>.
267 ///
268 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
269 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
270 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
271 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
272 /// itself (the backing store) from being deallocated.
273 ///
274 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
275 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
276 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
277 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
278 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
279 /// pointers from children back to their parents.
280 ///
281 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
282 ///
283 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
284 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
285 pub struct Weak<T: ?Sized> {
286     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
287     // but it is not necessarily a valid pointer.
288     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
289     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
290     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
291     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
292     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
293 }
294
295 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
296 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
297 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
298 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
299
300 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
301 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
302 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
303 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
304
305 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
306 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
307     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
308         write!(f, "(Weak)")
309     }
310 }
311
312 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
313 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
314 // inner types.
315 #[repr(C)]
316 struct ArcInner<T: ?Sized> {
317     strong: atomic::AtomicUsize,
318
319     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
320     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
321     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
322     weak: atomic::AtomicUsize,
323
324     data: T,
325 }
326
327 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
328 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
329
330 impl<T> Arc<T> {
331     /// Constructs a new `Arc<T>`.
332     ///
333     /// # Examples
334     ///
335     /// ```
336     /// use std::sync::Arc;
337     ///
338     /// let five = Arc::new(5);
339     /// ```
340     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
341     #[inline]
342     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
343     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
344         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
345         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
346         let x: Box<_> = box ArcInner {
347             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
348             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
349             data,
350         };
351         Self::from_inner(Box::leak(x).into())
352     }
353
354     /// Constructs a new `Arc<T>` using a weak reference to itself. Attempting
355     /// to upgrade the weak reference before this function returns will result
356     /// in a `None` value. However, the weak reference may be cloned freely and
357     /// stored for use at a later time.
358     ///
359     /// # Examples
360     /// ```
361     /// #![feature(arc_new_cyclic)]
362     /// #![allow(dead_code)]
363     ///
364     /// use std::sync::{Arc, Weak};
365     ///
366     /// struct Foo {
367     ///     me: Weak<Foo>,
368     /// }
369     ///
370     /// let foo = Arc::new_cyclic(|me| Foo {
371     ///     me: me.clone(),
372     /// });
373     /// ```
374     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
375     #[inline]
376     #[unstable(feature = "arc_new_cyclic", issue = "75861")]
377     pub fn new_cyclic(data_fn: impl FnOnce(&Weak<T>) -> T) -> Arc<T> {
378         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
379         // weak reference.
380         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box ArcInner {
381             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
382             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
383             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
384         })
385         .into();
386         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
387
388         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
389
390         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
391         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
392         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
393         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
394         // updates to the weak reference count which might not be necessary
395         // otherwise.
396         let data = data_fn(&weak);
397
398         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
399         // reference into a strong reference.
400         unsafe {
401             let inner = init_ptr.as_ptr();
402             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
403
404             // The above write to the data field must be visible to any threads which
405             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
406             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
407             //
408             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
409             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
410             // non-upgradeable `Weak`:
411             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
412             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
413             //
414             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
415             // possible with safe code alone.
416             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
417             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
418         }
419
420         let strong = Arc::from_inner(init_ptr);
421
422         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
423         // so don't run the destructor for our old weak reference.
424         mem::forget(weak);
425         strong
426     }
427
428     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
429     ///
430     /// # Examples
431     ///
432     /// ```
433     /// #![feature(new_uninit)]
434     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
435     ///
436     /// use std::sync::Arc;
437     ///
438     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
439     ///
440     /// let five = unsafe {
441     ///     // Deferred initialization:
442     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
443     ///
444     ///     five.assume_init()
445     /// };
446     ///
447     /// assert_eq!(*five, 5)
448     /// ```
449     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
450     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
451     #[must_use]
452     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
453         unsafe {
454             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
455                 Layout::new::<T>(),
456                 |layout| Global.allocate(layout),
457                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
458             ))
459         }
460     }
461
462     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
463     /// being filled with `0` bytes.
464     ///
465     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
466     /// of this method.
467     ///
468     /// # Examples
469     ///
470     /// ```
471     /// #![feature(new_uninit)]
472     ///
473     /// use std::sync::Arc;
474     ///
475     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
476     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
477     ///
478     /// assert_eq!(*zero, 0)
479     /// ```
480     ///
481     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
482     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
483     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
484     #[must_use]
485     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
486         unsafe {
487             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
488                 Layout::new::<T>(),
489                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
490                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
491             ))
492         }
493     }
494
495     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
496     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
497     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
498     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
499     #[must_use]
500     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
501         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
502     }
503
504     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`, return an error if allocation fails.
505     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
506     #[inline]
507     pub fn try_pin(data: T) -> Result<Pin<Arc<T>>, AllocError> {
508         unsafe { Ok(Pin::new_unchecked(Arc::try_new(data)?)) }
509     }
510
511     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
512     ///
513     /// # Examples
514     ///
515     /// ```
516     /// #![feature(allocator_api)]
517     /// use std::sync::Arc;
518     ///
519     /// let five = Arc::try_new(5)?;
520     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
521     /// ```
522     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
523     #[inline]
524     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
525         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
526         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
527         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
528             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
529             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
530             data,
531         })?;
532         Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into()))
533     }
534
535     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
536     /// if allocation fails.
537     ///
538     /// # Examples
539     ///
540     /// ```
541     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
542     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
543     ///
544     /// use std::sync::Arc;
545     ///
546     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
547     ///
548     /// let five = unsafe {
549     ///     // Deferred initialization:
550     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
551     ///
552     ///     five.assume_init()
553     /// };
554     ///
555     /// assert_eq!(*five, 5);
556     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
557     /// ```
558     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
559     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
560     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
561         unsafe {
562             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
563                 Layout::new::<T>(),
564                 |layout| Global.allocate(layout),
565                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
566             )?))
567         }
568     }
569
570     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
571     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
572     ///
573     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
574     /// of this method.
575     ///
576     /// # Examples
577     ///
578     /// ```
579     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
580     ///
581     /// use std::sync::Arc;
582     ///
583     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
584     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
585     ///
586     /// assert_eq!(*zero, 0);
587     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
588     /// ```
589     ///
590     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
591     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
592     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
593     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
594         unsafe {
595             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
596                 Layout::new::<T>(),
597                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
598                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
599             )?))
600         }
601     }
602     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
603     ///
604     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
605     /// passed in.
606     ///
607     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
608     ///
609     /// # Examples
610     ///
611     /// ```
612     /// use std::sync::Arc;
613     ///
614     /// let x = Arc::new(3);
615     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
616     ///
617     /// let x = Arc::new(4);
618     /// let _y = Arc::clone(&x);
619     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
620     /// ```
621     #[inline]
622     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
623     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
624         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
625             return Err(this);
626         }
627
628         acquire!(this.inner().strong);
629
630         unsafe {
631             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
632
633             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
634             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
635             mem::forget(this);
636
637             Ok(elem)
638         }
639     }
640 }
641
642 impl<T> Arc<[T]> {
643     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
644     ///
645     /// # Examples
646     ///
647     /// ```
648     /// #![feature(new_uninit)]
649     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
650     ///
651     /// use std::sync::Arc;
652     ///
653     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
654     ///
655     /// let values = unsafe {
656     ///     // Deferred initialization:
657     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
658     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
659     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
660     ///
661     ///     values.assume_init()
662     /// };
663     ///
664     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
665     /// ```
666     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
667     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
668     #[must_use]
669     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
670         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
671     }
672
673     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
674     /// filled with `0` bytes.
675     ///
676     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
677     /// incorrect usage of this method.
678     ///
679     /// # Examples
680     ///
681     /// ```
682     /// #![feature(new_uninit)]
683     ///
684     /// use std::sync::Arc;
685     ///
686     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
687     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
688     ///
689     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
690     /// ```
691     ///
692     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
693     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
694     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
695     #[must_use]
696     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
697         unsafe {
698             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
699                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
700                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
701                 |mem| {
702                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
703                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
704                 },
705             ))
706         }
707     }
708 }
709
710 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
711     /// Converts to `Arc<T>`.
712     ///
713     /// # Safety
714     ///
715     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
716     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
717     /// really is in an initialized state.
718     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
719     /// causes immediate undefined behavior.
720     ///
721     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
722     ///
723     /// # Examples
724     ///
725     /// ```
726     /// #![feature(new_uninit)]
727     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
728     ///
729     /// use std::sync::Arc;
730     ///
731     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
732     ///
733     /// let five = unsafe {
734     ///     // Deferred initialization:
735     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
736     ///
737     ///     five.assume_init()
738     /// };
739     ///
740     /// assert_eq!(*five, 5)
741     /// ```
742     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
743     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
744     #[inline]
745     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
746         Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
747     }
748 }
749
750 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
751     /// Converts to `Arc<[T]>`.
752     ///
753     /// # Safety
754     ///
755     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
756     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
757     /// really is in an initialized state.
758     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
759     /// causes immediate undefined behavior.
760     ///
761     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
762     ///
763     /// # Examples
764     ///
765     /// ```
766     /// #![feature(new_uninit)]
767     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
768     ///
769     /// use std::sync::Arc;
770     ///
771     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
772     ///
773     /// let values = unsafe {
774     ///     // Deferred initialization:
775     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
776     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
777     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
778     ///
779     ///     values.assume_init()
780     /// };
781     ///
782     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
783     /// ```
784     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
785     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
786     #[inline]
787     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
788         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
789     }
790 }
791
792 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
793     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
794     ///
795     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
796     /// [`Arc::from_raw`].
797     ///
798     /// # Examples
799     ///
800     /// ```
801     /// use std::sync::Arc;
802     ///
803     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
804     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
805     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
806     /// ```
807     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
808     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
809         let ptr = Self::as_ptr(&this);
810         mem::forget(this);
811         ptr
812     }
813
814     /// Provides a raw pointer to the data.
815     ///
816     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
817     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
818     ///
819     /// # Examples
820     ///
821     /// ```
822     /// use std::sync::Arc;
823     ///
824     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
825     /// let y = Arc::clone(&x);
826     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
827     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
828     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
829     /// ```
830     #[must_use]
831     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
832     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
833         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
834
835         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
836         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
837         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
838         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
839     }
840
841     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
842     ///
843     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
844     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
845     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
846     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
847     /// basically like transmuting references of different types. See
848     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
849     /// restrictions apply in this case.
850     ///
851     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
852     /// dropped once.
853     ///
854     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
855     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
856     ///
857     /// [into_raw]: Arc::into_raw
858     /// [transmute]: core::mem::transmute
859     ///
860     /// # Examples
861     ///
862     /// ```
863     /// use std::sync::Arc;
864     ///
865     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
866     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
867     ///
868     /// unsafe {
869     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
870     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
871     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
872     ///
873     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
874     /// }
875     ///
876     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
877     /// ```
878     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
879     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
880         unsafe {
881             let offset = data_offset(ptr);
882
883             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
884             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
885
886             Self::from_ptr(arc_ptr)
887         }
888     }
889
890     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
891     ///
892     /// # Examples
893     ///
894     /// ```
895     /// use std::sync::Arc;
896     ///
897     /// let five = Arc::new(5);
898     ///
899     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
900     /// ```
901     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
902                   without modifying the original `Arc`"]
903     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
904     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
905         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
906         // below.
907         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
908
909         loop {
910             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
911             if cur == usize::MAX {
912                 hint::spin_loop();
913                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
914                 continue;
915             }
916
917             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
918             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
919             // to deal with overflow.
920
921             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
922             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
923             // events prior to that write happen before this read.
924             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
925                 Ok(_) => {
926                     // Make sure we do not create a dangling Weak
927                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
928                     return Weak { ptr: this.ptr };
929                 }
930                 Err(old) => cur = old,
931             }
932         }
933     }
934
935     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
936     ///
937     /// # Safety
938     ///
939     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
940     /// Another thread can change the weak count at any time,
941     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
942     ///
943     /// # Examples
944     ///
945     /// ```
946     /// use std::sync::Arc;
947     ///
948     /// let five = Arc::new(5);
949     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
950     ///
951     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
952     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
953     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
954     /// ```
955     #[inline]
956     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
957     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
958         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
959         // If the weak count is currently locked, the value of the
960         // count was 0 just before taking the lock.
961         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
962     }
963
964     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
965     ///
966     /// # Safety
967     ///
968     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
969     /// Another thread can change the strong count at any time,
970     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
971     ///
972     /// # Examples
973     ///
974     /// ```
975     /// use std::sync::Arc;
976     ///
977     /// let five = Arc::new(5);
978     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
979     ///
980     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
981     /// // the `Arc` between threads.
982     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
983     /// ```
984     #[inline]
985     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
986     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
987         this.inner().strong.load(SeqCst)
988     }
989
990     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
991     /// provided pointer by one.
992     ///
993     /// # Safety
994     ///
995     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
996     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
997     /// least 1) for the duration of this method.
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     ///     // This assertion is 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     /// }
1015     /// ```
1016     #[inline]
1017     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1018     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1019         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1020         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1021         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1022         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1023     }
1024
1025     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1026     /// provided pointer by one.
1027     ///
1028     /// # Safety
1029     ///
1030     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1031     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1032     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1033     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1034     /// released.
1035     ///
1036     /// # Examples
1037     ///
1038     /// ```
1039     /// use std::sync::Arc;
1040     ///
1041     /// let five = Arc::new(5);
1042     ///
1043     /// unsafe {
1044     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1045     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1046     ///
1047     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1048     ///     // the `Arc` between threads.
1049     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1050     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1051     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1052     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1053     /// }
1054     /// ```
1055     #[inline]
1056     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1057     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1058         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1059     }
1060
1061     #[inline]
1062     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1063         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1064         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1065         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1066         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1067         // contents.
1068         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1069     }
1070
1071     // Non-inlined part of `drop`.
1072     #[inline(never)]
1073     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1074         // Destroy the data at this time, even though we must not free the box
1075         // allocation itself (there might still be weak pointers lying around).
1076         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1077
1078         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1079         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1080     }
1081
1082     #[inline]
1083     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1084     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1085     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1086     ///
1087     /// # Examples
1088     ///
1089     /// ```
1090     /// use std::sync::Arc;
1091     ///
1092     /// let five = Arc::new(5);
1093     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1094     /// let other_five = Arc::new(5);
1095     ///
1096     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1097     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1098     /// ```
1099     ///
1100     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1101     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1102         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1103     }
1104 }
1105
1106 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1107     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1108     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1109     ///
1110     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1111     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1112     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1113     unsafe fn allocate_for_layout(
1114         value_layout: Layout,
1115         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1116         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1117     ) -> *mut ArcInner<T> {
1118         // Calculate layout using the given value layout.
1119         // Previously, layout was calculated on the expression
1120         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1121         // reference (see #54908).
1122         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1123         unsafe {
1124             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1125                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1126         }
1127     }
1128
1129     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1130     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1131     /// returning an error if allocation fails.
1132     ///
1133     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1134     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1135     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1136         value_layout: Layout,
1137         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1138         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1139     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1140         // Calculate layout using the given value layout.
1141         // Previously, layout was calculated on the expression
1142         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1143         // reference (see #54908).
1144         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1145
1146         let ptr = allocate(layout)?;
1147
1148         // Initialize the ArcInner
1149         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1150         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1151
1152         unsafe {
1153             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1154             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1155         }
1156
1157         Ok(inner)
1158     }
1159
1160     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1161     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1162     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1163         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1164         unsafe {
1165             Self::allocate_for_layout(
1166                 Layout::for_value(&*ptr),
1167                 |layout| Global.allocate(layout),
1168                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1169             )
1170         }
1171     }
1172
1173     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1174     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1175         unsafe {
1176             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1177             let bptr = box_unique.as_ptr();
1178
1179             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1180             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1181
1182             // Copy value as bytes
1183             ptr::copy_nonoverlapping(
1184                 bptr as *const T as *const u8,
1185                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1186                 value_size,
1187             );
1188
1189             // Free the allocation without dropping its contents
1190             box_free(box_unique, alloc);
1191
1192             Self::from_ptr(ptr)
1193         }
1194     }
1195 }
1196
1197 impl<T> Arc<[T]> {
1198     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1199     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1200     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1201         unsafe {
1202             Self::allocate_for_layout(
1203                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1204                 |layout| Global.allocate(layout),
1205                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1206             )
1207         }
1208     }
1209
1210     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1211     ///
1212     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1213     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1214     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1215         unsafe {
1216             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1217
1218             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1219
1220             Self::from_ptr(ptr)
1221         }
1222     }
1223
1224     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1225     ///
1226     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1227     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1228     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1229         // Panic guard while cloning T elements.
1230         // In the event of a panic, elements that have been written
1231         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1232         struct Guard<T> {
1233             mem: NonNull<u8>,
1234             elems: *mut T,
1235             layout: Layout,
1236             n_elems: usize,
1237         }
1238
1239         impl<T> Drop for Guard<T> {
1240             fn drop(&mut self) {
1241                 unsafe {
1242                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1243                     ptr::drop_in_place(slice);
1244
1245                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1246                 }
1247             }
1248         }
1249
1250         unsafe {
1251             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1252
1253             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1254             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1255
1256             // Pointer to first element
1257             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1258
1259             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1260
1261             for (i, item) in iter.enumerate() {
1262                 ptr::write(elems.add(i), item);
1263                 guard.n_elems += 1;
1264             }
1265
1266             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1267             mem::forget(guard);
1268
1269             Self::from_ptr(ptr)
1270         }
1271     }
1272 }
1273
1274 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1275 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1276 trait ArcFromSlice<T> {
1277     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1278 }
1279
1280 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1281 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1282     #[inline]
1283     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1284         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1285     }
1286 }
1287
1288 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1289 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1290     #[inline]
1291     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1292         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1293     }
1294 }
1295
1296 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1297 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1298     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1299     ///
1300     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1301     /// strong reference count.
1302     ///
1303     /// # Examples
1304     ///
1305     /// ```
1306     /// use std::sync::Arc;
1307     ///
1308     /// let five = Arc::new(5);
1309     ///
1310     /// let _ = Arc::clone(&five);
1311     /// ```
1312     #[inline]
1313     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1314         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1315         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1316         // the object.
1317         //
1318         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1319         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1320         // references to an object can only be formed from an existing
1321         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1322         // another must already provide any required synchronization.
1323         //
1324         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1325         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1326
1327         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1328         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1329         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1330         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1331         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1332         // any realistic program.
1333         //
1334         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1335         // don't care to support it.
1336         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1337             abort();
1338         }
1339
1340         Self::from_inner(self.ptr)
1341     }
1342 }
1343
1344 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1345 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1346     type Target = T;
1347
1348     #[inline]
1349     fn deref(&self) -> &T {
1350         &self.inner().data
1351     }
1352 }
1353
1354 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1355 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1356
1357 impl<T: Clone> Arc<T> {
1358     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1359     ///
1360     /// If there are other `Arc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1361     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1362     /// referred to as clone-on-write.
1363     ///
1364     /// However, if there are no other `Arc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1365     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1366     /// be cloned.
1367     ///
1368     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1369     /// or diassociating [`Weak`] pointers.
1370     ///
1371     /// [`clone`]: Clone::clone
1372     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1373     ///
1374     /// # Examples
1375     ///
1376     /// ```
1377     /// use std::sync::Arc;
1378     ///
1379     /// let mut data = Arc::new(5);
1380     ///
1381     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1382     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1383     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1384     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1385     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1386     ///
1387     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1388     /// assert_eq!(*data, 8);
1389     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1390     /// ```
1391     ///
1392     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1393     ///
1394     /// ```
1395     /// use std::sync::Arc;
1396     ///
1397     /// let mut data = Arc::new(75);
1398     /// let weak = Arc::downgrade(&data);
1399     ///
1400     /// assert!(75 == *data);
1401     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1402     ///
1403     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;
1404     ///
1405     /// assert!(76 == *data);
1406     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1407     /// ```
1408     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1409     #[inline]
1410     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1411     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1412         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1413         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1414         // the memory to be deallocated.
1415         //
1416         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1417         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1418         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1419         // deallocated.
1420         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1421             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1422             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1423             let mut arc = Self::new_uninit();
1424             unsafe {
1425                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1426                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1427                 *this = arc.assume_init();
1428             }
1429         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1430             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1431             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1432             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1433
1434             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1435             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1436             // invalidate the other weak refs.
1437
1438             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1439             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1440             // locked by a thread with a strong reference.
1441
1442             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1443             // up the ArcInner as needed.
1444             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1445
1446             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1447             let mut arc = Self::new_uninit();
1448             unsafe {
1449                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1450                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1451                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1452             }
1453         } else {
1454             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1455             // strong ref count.
1456             this.inner().strong.store(1, Release);
1457         }
1458
1459         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1460         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1461         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1462     }
1463 }
1464
1465 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1466     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1467     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1468     ///
1469     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1470     /// mutate a shared value.
1471     ///
1472     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1473     /// the inner value when there are other `Arc` pointers.
1474     ///
1475     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1476     /// [clone]: Clone::clone
1477     ///
1478     /// # Examples
1479     ///
1480     /// ```
1481     /// use std::sync::Arc;
1482     ///
1483     /// let mut x = Arc::new(3);
1484     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1485     /// assert_eq!(*x, 4);
1486     ///
1487     /// let _y = Arc::clone(&x);
1488     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1489     /// ```
1490     #[inline]
1491     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1492     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1493         if this.is_unique() {
1494             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1495             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1496             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1497             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1498             // reference to the inner data.
1499             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1500         } else {
1501             None
1502         }
1503     }
1504
1505     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1506     /// without any check.
1507     ///
1508     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1509     ///
1510     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1511     ///
1512     /// # Safety
1513     ///
1514     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1515     /// for the duration of the returned borrow.
1516     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1517     /// for example immediately after `Arc::new`.
1518     ///
1519     /// # Examples
1520     ///
1521     /// ```
1522     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1523     ///
1524     /// use std::sync::Arc;
1525     ///
1526     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1527     /// unsafe {
1528     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1529     /// }
1530     /// assert_eq!(*x, "foo");
1531     /// ```
1532     #[inline]
1533     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1534     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1535         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1536         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1537         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1538     }
1539
1540     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1541     /// the underlying data.
1542     ///
1543     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1544     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1545         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1546         // holder.
1547         //
1548         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1549         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1550         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1551         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1552         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1553             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1554             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1555             // is being dropped.
1556             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1557
1558             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1559             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1560             // after the write.
1561             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1562             unique
1563         } else {
1564             false
1565         }
1566     }
1567 }
1568
1569 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1570 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1571     /// Drops the `Arc`.
1572     ///
1573     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1574     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1575     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1576     ///
1577     /// # Examples
1578     ///
1579     /// ```
1580     /// use std::sync::Arc;
1581     ///
1582     /// struct Foo;
1583     ///
1584     /// impl Drop for Foo {
1585     ///     fn drop(&mut self) {
1586     ///         println!("dropped!");
1587     ///     }
1588     /// }
1589     ///
1590     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1591     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1592     ///
1593     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1594     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1595     /// ```
1596     #[inline]
1597     fn drop(&mut self) {
1598         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1599         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1600         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1601         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1602             return;
1603         }
1604
1605         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1606         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1607         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1608         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1609         // count, which happens before this fence, which happens before the
1610         // deletion of the data.
1611         //
1612         // As explained in the [Boost documentation][1],
1613         //
1614         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1615         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1616         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1617         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1618         // > through this reference must obviously happened before), and an
1619         // > "acquire" operation before deleting the object.
1620         //
1621         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1622         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1623         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1624         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1625         // running in thread B.
1626         //
1627         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1628         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1629         // situations. See [2].
1630         //
1631         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1632         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1633         acquire!(self.inner().strong);
1634
1635         unsafe {
1636             self.drop_slow();
1637         }
1638     }
1639 }
1640
1641 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1642     #[inline]
1643     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1644     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1645     ///
1646     /// # Examples
1647     ///
1648     /// ```
1649     /// use std::any::Any;
1650     /// use std::sync::Arc;
1651     ///
1652     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1653     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1654     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1655     ///     }
1656     /// }
1657     ///
1658     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1659     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1660     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1661     /// ```
1662     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1663     where
1664         T: Any + Send + Sync + 'static,
1665     {
1666         if (*self).is::<T>() {
1667             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1668             mem::forget(self);
1669             Ok(Arc::from_inner(ptr))
1670         } else {
1671             Err(self)
1672         }
1673     }
1674 }
1675
1676 impl<T> Weak<T> {
1677     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1678     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1679     ///
1680     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1681     ///
1682     /// # Examples
1683     ///
1684     /// ```
1685     /// use std::sync::Weak;
1686     ///
1687     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1688     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1689     /// ```
1690     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1691     #[must_use]
1692     pub fn new() -> Weak<T> {
1693         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1694     }
1695 }
1696
1697 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1698 /// making any assertions about the data field.
1699 struct WeakInner<'a> {
1700     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1701     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1702 }
1703
1704 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1705     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1706     ///
1707     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1708     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1709     ///
1710     /// # Examples
1711     ///
1712     /// ```
1713     /// use std::sync::Arc;
1714     /// use std::ptr;
1715     ///
1716     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1717     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1718     /// // Both point to the same object
1719     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1720     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1721     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1722     ///
1723     /// drop(strong);
1724     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1725     /// // undefined behaviour.
1726     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1727     /// ```
1728     ///
1729     /// [`null`]: core::ptr::null "ptr::null"
1730     #[must_use]
1731     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1732     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1733         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1734
1735         if is_dangling(ptr) {
1736             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1737             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1738             ptr as *const T
1739         } else {
1740             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1741             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1742             // so use raw pointer manipulation.
1743             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1744         }
1745     }
1746
1747     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1748     ///
1749     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1750     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1751     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1752     ///
1753     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1754     /// [`as_ptr`] apply.
1755     ///
1756     /// # Examples
1757     ///
1758     /// ```
1759     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1760     ///
1761     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1762     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1763     /// let raw = weak.into_raw();
1764     ///
1765     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1766     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1767     ///
1768     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1769     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1770     /// ```
1771     ///
1772     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1773     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1774     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
1775     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1776     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1777         let result = self.as_ptr();
1778         mem::forget(self);
1779         result
1780     }
1781
1782     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1783     ///
1784     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1785     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1786     ///
1787     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1788     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1789     ///
1790     /// # Safety
1791     ///
1792     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1793     /// weak reference.
1794     ///
1795     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1796     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1797     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1798     /// call to [`into_raw`].
1799     /// # Examples
1800     ///
1801     /// ```
1802     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1803     ///
1804     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1805     ///
1806     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1807     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1808     ///
1809     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1810     ///
1811     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1812     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1813     ///
1814     /// drop(strong);
1815     ///
1816     /// // Decrement the last weak count.
1817     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1818     /// ```
1819     ///
1820     /// [`new`]: Weak::new
1821     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1822     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1823     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1824     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1825         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1826
1827         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1828             // This is a dangling Weak.
1829             ptr as *mut ArcInner<T>
1830         } else {
1831             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1832             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1833             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1834             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1835             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1836             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1837         };
1838
1839         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1840         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1841     }
1842 }
1843
1844 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1845     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1846     /// dropping of the inner value if successful.
1847     ///
1848     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1849     ///
1850     /// # Examples
1851     ///
1852     /// ```
1853     /// use std::sync::Arc;
1854     ///
1855     /// let five = Arc::new(5);
1856     ///
1857     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1858     ///
1859     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1860     /// assert!(strong_five.is_some());
1861     ///
1862     /// // Destroy all strong pointers.
1863     /// drop(strong_five);
1864     /// drop(five);
1865     ///
1866     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1867     /// ```
1868     #[must_use = "this returns a new `Arc`, \
1869                   without modifying the original weak pointer"]
1870     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1871     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1872         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1873         // fetch_add as this function should never take the reference count
1874         // from zero to one.
1875         let inner = self.inner()?;
1876
1877         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1878         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1879         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1880         // confirmed via the CAS below.
1881         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1882
1883         loop {
1884             if n == 0 {
1885                 return None;
1886             }
1887
1888             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1889             if n > MAX_REFCOUNT {
1890                 abort();
1891             }
1892
1893             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1894             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1895             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1896             // expect to observe the fully initialized value.
1897             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1898                 Ok(_) => return Some(Arc::from_inner(self.ptr)), // null checked above
1899                 Err(old) => n = old,
1900             }
1901         }
1902     }
1903
1904     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1905     ///
1906     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1907     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1908     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1909         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1910     }
1911
1912     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1913     /// allocation.
1914     ///
1915     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1916     /// strong pointers, this will return 0.
1917     ///
1918     /// # Accuracy
1919     ///
1920     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1921     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1922     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1923     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1924     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1925         self.inner()
1926             .map(|inner| {
1927                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1928                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1929                 if strong == 0 {
1930                     0
1931                 } else {
1932                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1933                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1934                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1935                     // was still around when we observed the weak count, and can
1936                     // therefore safely subtract it.
1937                     weak - 1
1938                 }
1939             })
1940             .unwrap_or(0)
1941     }
1942
1943     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1944     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1945     #[inline]
1946     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1947         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1948             None
1949         } else {
1950             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1951             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1952             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1953             Some(unsafe {
1954                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1955                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1956             })
1957         }
1958     }
1959
1960     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1961     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1962     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1963     ///
1964     /// # Notes
1965     ///
1966     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1967     /// other, even though they don't point to any allocation.
1968     ///
1969     /// # Examples
1970     ///
1971     /// ```
1972     /// use std::sync::Arc;
1973     ///
1974     /// let first_rc = Arc::new(5);
1975     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1976     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1977     ///
1978     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1979     ///
1980     /// let third_rc = Arc::new(5);
1981     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1982     ///
1983     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1984     /// ```
1985     ///
1986     /// Comparing `Weak::new`.
1987     ///
1988     /// ```
1989     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1990     ///
1991     /// let first = Weak::new();
1992     /// let second = Weak::new();
1993     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1994     ///
1995     /// let third_rc = Arc::new(());
1996     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1997     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1998     /// ```
1999     ///
2000     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
2001     #[inline]
2002     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2003     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2004         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2005     }
2006 }
2007
2008 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2009 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2010     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2011     ///
2012     /// # Examples
2013     ///
2014     /// ```
2015     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2016     ///
2017     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
2018     ///
2019     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2020     /// ```
2021     #[inline]
2022     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2023         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
2024             inner
2025         } else {
2026             return Weak { ptr: self.ptr };
2027         };
2028         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
2029         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
2030         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
2031         // running this code in that case).
2032         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
2033
2034         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
2035         if old_size > MAX_REFCOUNT {
2036             abort();
2037         }
2038
2039         Weak { ptr: self.ptr }
2040     }
2041 }
2042
2043 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2044 impl<T> Default for Weak<T> {
2045     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2046     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2047     /// gives [`None`].
2048     ///
2049     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2050     ///
2051     /// # Examples
2052     ///
2053     /// ```
2054     /// use std::sync::Weak;
2055     ///
2056     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2057     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2058     /// ```
2059     fn default() -> Weak<T> {
2060         Weak::new()
2061     }
2062 }
2063
2064 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2065 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2066     /// Drops the `Weak` pointer.
2067     ///
2068     /// # Examples
2069     ///
2070     /// ```
2071     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2072     ///
2073     /// struct Foo;
2074     ///
2075     /// impl Drop for Foo {
2076     ///     fn drop(&mut self) {
2077     ///         println!("dropped!");
2078     ///     }
2079     /// }
2080     ///
2081     /// let foo = Arc::new(Foo);
2082     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2083     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2084     ///
2085     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2086     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2087     ///
2088     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2089     /// ```
2090     fn drop(&mut self) {
2091         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2092         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2093         // the memory orderings
2094         //
2095         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2096         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2097         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2098         // ref, which can only happen after the lock is released.
2099         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2100
2101         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2102             acquire!(inner.weak);
2103             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2104         }
2105     }
2106 }
2107
2108 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2109 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2110     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2111     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2112 }
2113
2114 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2115 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2116     #[inline]
2117     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2118         **self == **other
2119     }
2120     #[inline]
2121     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2122         **self != **other
2123     }
2124 }
2125
2126 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2127 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2128 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2129 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2130 /// the same value, than two `&T`s.
2131 ///
2132 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2133 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2134 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2135     #[inline]
2136     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2137         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2138     }
2139
2140     #[inline]
2141     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2142         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2143     }
2144 }
2145
2146 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2147 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2148     /// Equality for two `Arc`s.
2149     ///
2150     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2151     /// stored in different allocation.
2152     ///
2153     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2154     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2155     ///
2156     /// # Examples
2157     ///
2158     /// ```
2159     /// use std::sync::Arc;
2160     ///
2161     /// let five = Arc::new(5);
2162     ///
2163     /// assert!(five == Arc::new(5));
2164     /// ```
2165     #[inline]
2166     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2167         ArcEqIdent::eq(self, other)
2168     }
2169
2170     /// Inequality for two `Arc`s.
2171     ///
2172     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2173     ///
2174     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2175     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2176     ///
2177     /// # Examples
2178     ///
2179     /// ```
2180     /// use std::sync::Arc;
2181     ///
2182     /// let five = Arc::new(5);
2183     ///
2184     /// assert!(five != Arc::new(6));
2185     /// ```
2186     #[inline]
2187     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2188         ArcEqIdent::ne(self, other)
2189     }
2190 }
2191
2192 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2193 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2194     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2195     ///
2196     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2197     ///
2198     /// # Examples
2199     ///
2200     /// ```
2201     /// use std::sync::Arc;
2202     /// use std::cmp::Ordering;
2203     ///
2204     /// let five = Arc::new(5);
2205     ///
2206     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2207     /// ```
2208     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2209         (**self).partial_cmp(&**other)
2210     }
2211
2212     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2213     ///
2214     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2215     ///
2216     /// # Examples
2217     ///
2218     /// ```
2219     /// use std::sync::Arc;
2220     ///
2221     /// let five = Arc::new(5);
2222     ///
2223     /// assert!(five < Arc::new(6));
2224     /// ```
2225     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2226         *(*self) < *(*other)
2227     }
2228
2229     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2230     ///
2231     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2232     ///
2233     /// # Examples
2234     ///
2235     /// ```
2236     /// use std::sync::Arc;
2237     ///
2238     /// let five = Arc::new(5);
2239     ///
2240     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2241     /// ```
2242     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2243         *(*self) <= *(*other)
2244     }
2245
2246     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2247     ///
2248     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2249     ///
2250     /// # Examples
2251     ///
2252     /// ```
2253     /// use std::sync::Arc;
2254     ///
2255     /// let five = Arc::new(5);
2256     ///
2257     /// assert!(five > Arc::new(4));
2258     /// ```
2259     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2260         *(*self) > *(*other)
2261     }
2262
2263     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2264     ///
2265     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2266     ///
2267     /// # Examples
2268     ///
2269     /// ```
2270     /// use std::sync::Arc;
2271     ///
2272     /// let five = Arc::new(5);
2273     ///
2274     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2275     /// ```
2276     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2277         *(*self) >= *(*other)
2278     }
2279 }
2280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2281 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2282     /// Comparison for two `Arc`s.
2283     ///
2284     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2285     ///
2286     /// # Examples
2287     ///
2288     /// ```
2289     /// use std::sync::Arc;
2290     /// use std::cmp::Ordering;
2291     ///
2292     /// let five = Arc::new(5);
2293     ///
2294     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2295     /// ```
2296     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2297         (**self).cmp(&**other)
2298     }
2299 }
2300 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2301 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2302
2303 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2304 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2305     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2306         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2307     }
2308 }
2309
2310 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2311 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2312     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2313         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2314     }
2315 }
2316
2317 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2318 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2319     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2320         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2321     }
2322 }
2323
2324 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2325 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2326 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2327     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2328     ///
2329     /// # Examples
2330     ///
2331     /// ```
2332     /// use std::sync::Arc;
2333     ///
2334     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2335     /// assert_eq!(*x, 0);
2336     /// ```
2337     fn default() -> Arc<T> {
2338         Arc::new(Default::default())
2339     }
2340 }
2341
2342 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2343 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2344     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2345         (**self).hash(state)
2346     }
2347 }
2348
2349 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2350 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2351 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2352     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2353     ///
2354     /// The conversion moves the value into a
2355     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2356     /// calling `Arc::new(t)`.
2357     ///
2358     /// # Example
2359     /// ```rust
2360     /// # use std::sync::Arc;
2361     /// let x = 5;
2362     /// let arc = Arc::new(5);
2363     ///
2364     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2365     /// ```
2366     fn from(t: T) -> Self {
2367         Arc::new(t)
2368     }
2369 }
2370
2371 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2372 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2373 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2374     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2375     ///
2376     /// # Example
2377     ///
2378     /// ```
2379     /// # use std::sync::Arc;
2380     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2381     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2382     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2383     /// ```
2384     #[inline]
2385     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2386         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2387     }
2388 }
2389
2390 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2391 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2392 impl From<&str> for Arc<str> {
2393     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2394     ///
2395     /// # Example
2396     ///
2397     /// ```
2398     /// # use std::sync::Arc;
2399     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2400     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2401     /// ```
2402     #[inline]
2403     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2404         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2405         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2406     }
2407 }
2408
2409 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2410 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2411 impl From<String> for Arc<str> {
2412     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2413     ///
2414     /// # Example
2415     ///
2416     /// ```
2417     /// # use std::sync::Arc;
2418     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2419     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2420     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2421     /// ```
2422     #[inline]
2423     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2424         Arc::from(&v[..])
2425     }
2426 }
2427
2428 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2429 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2430 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2431     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2432     ///
2433     /// # Example
2434     ///
2435     /// ```
2436     /// # use std::sync::Arc;
2437     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2438     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2439     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2440     /// ```
2441     #[inline]
2442     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2443         Arc::from_box(v)
2444     }
2445 }
2446
2447 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2448 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2449 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2450     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2451     ///
2452     /// # Example
2453     ///
2454     /// ```
2455     /// # use std::sync::Arc;
2456     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2457     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2458     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2459     /// ```
2460     #[inline]
2461     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2462         unsafe {
2463             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2464
2465             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2466             v.set_len(0);
2467
2468             arc
2469         }
2470     }
2471 }
2472
2473 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2474 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2475 where
2476     B: ToOwned + ?Sized,
2477     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2478 {
2479     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2480     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2481     ///
2482     /// # Example
2483     ///
2484     /// ```rust
2485     /// # use std::sync::Arc;
2486     /// # use std::borrow::Cow;
2487     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2488     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2489     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2490     /// ```
2491     #[inline]
2492     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2493         match cow {
2494             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2495             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2496         }
2497     }
2498 }
2499
2500 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2501 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2502     type Error = Arc<[T]>;
2503
2504     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2505         if boxed_slice.len() == N {
2506             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2507         } else {
2508             Err(boxed_slice)
2509         }
2510     }
2511 }
2512
2513 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2514 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2515 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2516     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2517     ///
2518     /// # Performance characteristics
2519     ///
2520     /// ## The general case
2521     ///
2522     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2523     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2524     ///
2525     /// ```rust
2526     /// # use std::sync::Arc;
2527     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2528     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2529     /// ```
2530     ///
2531     /// this behaves as if we wrote:
2532     ///
2533     /// ```rust
2534     /// # use std::sync::Arc;
2535     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2536     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2537     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2538     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2539     /// ```
2540     ///
2541     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2542     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2543     ///
2544     /// ## Iterators of known length
2545     ///
2546     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2547     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2548     ///
2549     /// ```rust
2550     /// # use std::sync::Arc;
2551     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2552     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2553     /// ```
2554     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2555         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2556     }
2557 }
2558
2559 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2560 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2561     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2562 }
2563
2564 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2565 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2566     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2567         self.collect::<Vec<T>>().into()
2568     }
2569 }
2570
2571 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2572 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2573     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2574         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2575         let (low, high) = self.size_hint();
2576         if let Some(high) = high {
2577             debug_assert_eq!(
2578                 low,
2579                 high,
2580                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2581                 (low, high)
2582             );
2583
2584             unsafe {
2585                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2586                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2587             }
2588         } else {
2589             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2590             // length exceeding `usize::MAX`.
2591             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2592             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2593             panic!("capacity overflow");
2594         }
2595     }
2596 }
2597
2598 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2599 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2600     fn borrow(&self) -> &T {
2601         &**self
2602     }
2603 }
2604
2605 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2606 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2607     fn as_ref(&self) -> &T {
2608         &**self
2609     }
2610 }
2611
2612 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2613 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2614
2615 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2616 ///
2617 /// # Safety
2618 ///
2619 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2620 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2621 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2622     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2623     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2624     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2625     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2626     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2627     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2628     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2629 }
2630
2631 #[inline]
2632 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2633     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2634     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2635 }