]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/sync.rs
Fix typo in docs of `String::leak`.
[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 //! **Note**: This module is only available on platforms that support atomic
8 //! loads and stores of pointers. This may be detected at compile time using
9 //! `#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]`.
10
11 use core::any::Any;
12 use core::borrow;
13 use core::cmp::Ordering;
14 use core::convert::{From, TryFrom};
15 use core::fmt;
16 use core::hash::{Hash, Hasher};
17 use core::hint;
18 use core::intrinsics::abort;
19 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
20 use core::iter;
21 use core::marker::{PhantomData, Unpin, Unsize};
22 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
23 use core::mem::size_of_val;
24 use core::mem::{self, align_of_val_raw};
25 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
26 use core::panic::{RefUnwindSafe, UnwindSafe};
27 use core::pin::Pin;
28 use core::ptr::{self, NonNull};
29 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
30 use core::slice::from_raw_parts_mut;
31 use core::sync::atomic;
32 use core::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release};
33
34 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
35 use crate::alloc::handle_alloc_error;
36 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
37 use crate::alloc::{box_free, WriteCloneIntoRaw};
38 use crate::alloc::{AllocError, Allocator, Global, Layout};
39 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
40 use crate::boxed::Box;
41 use crate::rc::is_dangling;
42 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
43 use crate::string::String;
44 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
45 use crate::vec::Vec;
46
47 #[cfg(test)]
48 mod tests;
49
50 /// A soft limit on the amount of references that may be made to an `Arc`.
51 ///
52 /// Going above this limit will abort your program (although not
53 /// necessarily) at _exactly_ `MAX_REFCOUNT + 1` references.
54 const MAX_REFCOUNT: usize = (isize::MAX) as usize;
55
56 #[cfg(not(sanitize = "thread"))]
57 macro_rules! acquire {
58     ($x:expr) => {
59         atomic::fence(Acquire)
60     };
61 }
62
63 // ThreadSanitizer does not support memory fences. To avoid false positive
64 // reports in Arc / Weak implementation use atomic loads for synchronization
65 // instead.
66 #[cfg(sanitize = "thread")]
67 macro_rules! acquire {
68     ($x:expr) => {
69         $x.load(Acquire)
70     };
71 }
72
73 /// A thread-safe reference-counting pointer. 'Arc' stands for 'Atomically
74 /// Reference Counted'.
75 ///
76 /// The type `Arc<T>` provides shared ownership of a value of type `T`,
77 /// allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on `Arc` produces
78 /// a new `Arc` instance, which points to the same allocation on the heap as the
79 /// source `Arc`, while increasing a reference count. When the last `Arc`
80 /// pointer to a given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
81 /// referred to as "inner value") is also dropped.
82 ///
83 /// Shared references in Rust disallow mutation by default, and `Arc` is no
84 /// exception: you cannot generally obtain a mutable reference to something
85 /// inside an `Arc`. If you need to mutate through an `Arc`, use
86 /// [`Mutex`][mutex], [`RwLock`][rwlock], or one of the [`Atomic`][atomic]
87 /// types.
88 ///
89 /// **Note**: This type is only available on platforms that support atomic
90 /// loads and stores of pointers, which includes all platforms that support
91 /// the `std` crate but not all those which only support [`alloc`](crate).
92 /// This may be detected at compile time using `#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]`.
93 ///
94 /// ## Thread Safety
95 ///
96 /// Unlike [`Rc<T>`], `Arc<T>` uses atomic operations for its reference
97 /// counting. This means that it is thread-safe. The disadvantage is that
98 /// atomic operations are more expensive than ordinary memory accesses. If you
99 /// are not sharing reference-counted allocations between threads, consider using
100 /// [`Rc<T>`] for lower overhead. [`Rc<T>`] is a safe default, because the
101 /// compiler will catch any attempt to send an [`Rc<T>`] between threads.
102 /// However, a library might choose `Arc<T>` in order to give library consumers
103 /// more flexibility.
104 ///
105 /// `Arc<T>` will implement [`Send`] and [`Sync`] as long as the `T` implements
106 /// [`Send`] and [`Sync`]. Why can't you put a non-thread-safe type `T` in an
107 /// `Arc<T>` to make it thread-safe? This may be a bit counter-intuitive at
108 /// first: after all, isn't the point of `Arc<T>` thread safety? The key is
109 /// this: `Arc<T>` makes it thread safe to have multiple ownership of the same
110 /// data, but it  doesn't add thread safety to its data. Consider
111 /// <code>Arc<[RefCell\<T>]></code>. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
112 /// [`Send`], <code>Arc<[RefCell\<T>]></code> would be as well. But then we'd have a problem:
113 /// [`RefCell<T>`] is not thread safe; it keeps track of the borrowing count using
114 /// non-atomic operations.
115 ///
116 /// In the end, this means that you may need to pair `Arc<T>` with some sort of
117 /// [`std::sync`] type, usually [`Mutex<T>`][mutex].
118 ///
119 /// ## Breaking cycles with `Weak`
120 ///
121 /// The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
122 /// [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
123 /// to an `Arc`, but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
124 /// already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
125 /// inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
126 /// (the backing store for the value) alive.
127 ///
128 /// A cycle between `Arc` pointers will never be deallocated. For this reason,
129 /// [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have
130 /// strong `Arc` pointers from parent nodes to children, and [`Weak`]
131 /// pointers from children back to their parents.
132 ///
133 /// # Cloning references
134 ///
135 /// Creating a new reference from an existing reference-counted pointer is done using the
136 /// `Clone` trait implemented for [`Arc<T>`][Arc] and [`Weak<T>`][Weak].
137 ///
138 /// ```
139 /// use std::sync::Arc;
140 /// let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
141 /// // The two syntaxes below are equivalent.
142 /// let a = foo.clone();
143 /// let b = Arc::clone(&foo);
144 /// // a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location
145 /// ```
146 ///
147 /// ## `Deref` behavior
148 ///
149 /// `Arc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`][deref] trait),
150 /// so you can call `T`'s methods on a value of type `Arc<T>`. To avoid name
151 /// clashes with `T`'s methods, the methods of `Arc<T>` itself are associated
152 /// functions, called using [fully qualified syntax]:
153 ///
154 /// ```
155 /// use std::sync::Arc;
156 ///
157 /// let my_arc = Arc::new(());
158 /// let my_weak = Arc::downgrade(&my_arc);
159 /// ```
160 ///
161 /// `Arc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
162 /// fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
163 /// while others prefer using method-call syntax.
164 ///
165 /// ```
166 /// use std::sync::Arc;
167 ///
168 /// let arc = Arc::new(());
169 /// // Method-call syntax
170 /// let arc2 = arc.clone();
171 /// // Fully qualified syntax
172 /// let arc3 = Arc::clone(&arc);
173 /// ```
174 ///
175 /// [`Weak<T>`][Weak] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
176 /// already been dropped.
177 ///
178 /// [`Rc<T>`]: crate::rc::Rc
179 /// [clone]: Clone::clone
180 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
181 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
182 /// [atomic]: core::sync::atomic
183 /// [`Send`]: core::marker::Send
184 /// [`Sync`]: core::marker::Sync
185 /// [deref]: core::ops::Deref
186 /// [downgrade]: Arc::downgrade
187 /// [upgrade]: Weak::upgrade
188 /// [RefCell\<T>]: core::cell::RefCell
189 /// [`RefCell<T>`]: core::cell::RefCell
190 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
191 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
192 /// [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
193 ///
194 /// # Examples
195 ///
196 /// Sharing some immutable data between threads:
197 ///
198 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
199 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
200 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
201 // tests.
202 /// ```no_run
203 /// use std::sync::Arc;
204 /// use std::thread;
205 ///
206 /// let five = Arc::new(5);
207 ///
208 /// for _ in 0..10 {
209 ///     let five = Arc::clone(&five);
210 ///
211 ///     thread::spawn(move || {
212 ///         println!("{five:?}");
213 ///     });
214 /// }
215 /// ```
216 ///
217 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
218 ///
219 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize "sync::atomic::AtomicUsize"
220 ///
221 /// ```no_run
222 /// use std::sync::Arc;
223 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
224 /// use std::thread;
225 ///
226 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
227 ///
228 /// for _ in 0..10 {
229 ///     let val = Arc::clone(&val);
230 ///
231 ///     thread::spawn(move || {
232 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
233 ///         println!("{v:?}");
234 ///     });
235 /// }
236 /// ```
237 ///
238 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
239 /// counting in general.
240 ///
241 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
242 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
243 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
244 pub struct Arc<T: ?Sized> {
245     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
246     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
247 }
248
249 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
250 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
251 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
252 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
253
254 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
255 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Arc<T> {}
256
257 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
258 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
259
260 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
261 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
262
263 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
264     unsafe fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
265         Self { ptr, phantom: PhantomData }
266     }
267
268     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
269         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
270     }
271 }
272
273 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
274 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
275 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Arc]\<T>></code>.
276 ///
277 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
278 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
279 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
280 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
281 /// itself (the backing store) from being deallocated.
282 ///
283 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
284 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
285 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
286 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
287 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
288 /// pointers from children back to their parents.
289 ///
290 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
291 ///
292 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
293 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
294 pub struct Weak<T: ?Sized> {
295     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
296     // but it is not necessarily a valid pointer.
297     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
298     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
299     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
300     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
301     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
302 }
303
304 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
305 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
306 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
307 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
308
309 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
310 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
311 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
312 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
313
314 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
315 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
316     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
317         write!(f, "(Weak)")
318     }
319 }
320
321 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
322 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
323 // inner types.
324 #[repr(C)]
325 struct ArcInner<T: ?Sized> {
326     strong: atomic::AtomicUsize,
327
328     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
329     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
330     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
331     weak: atomic::AtomicUsize,
332
333     data: T,
334 }
335
336 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
337 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
338
339 impl<T> Arc<T> {
340     /// Constructs a new `Arc<T>`.
341     ///
342     /// # Examples
343     ///
344     /// ```
345     /// use std::sync::Arc;
346     ///
347     /// let five = Arc::new(5);
348     /// ```
349     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
350     #[inline]
351     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
352     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
353         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
354         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
355         let x: Box<_> = Box::new(ArcInner {
356             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
357             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
358             data,
359         });
360         unsafe { Self::from_inner(Box::leak(x).into()) }
361     }
362
363     /// Constructs a new `Arc<T>` while giving you a `Weak<T>` to the allocation,
364     /// to allow you to construct a `T` which holds a weak pointer to itself.
365     ///
366     /// Generally, a structure circularly referencing itself, either directly or
367     /// indirectly, should not hold a strong reference to itself to prevent a memory leak.
368     /// Using this function, you get access to the weak pointer during the
369     /// initialization of `T`, before the `Arc<T>` is created, such that you can
370     /// clone and store it inside the `T`.
371     ///
372     /// `new_cyclic` first allocates the managed allocation for the `Arc<T>`,
373     /// then calls your closure, giving it a `Weak<T>` to this allocation,
374     /// and only afterwards completes the construction of the `Arc<T>` by placing
375     /// the `T` returned from your closure into the allocation.
376     ///
377     /// Since the new `Arc<T>` is not fully-constructed until `Arc<T>::new_cyclic`
378     /// returns, calling [`upgrade`] on the weak reference inside your closure will
379     /// fail and result in a `None` value.
380     ///
381     /// # Panics
382     ///
383     /// If `data_fn` panics, the panic is propagated to the caller, and the
384     /// temporary [`Weak<T>`] is dropped normally.
385     ///
386     /// # Example
387     ///
388     /// ```
389     /// # #![allow(dead_code)]
390     /// use std::sync::{Arc, Weak};
391     ///
392     /// struct Gadget {
393     ///     me: Weak<Gadget>,
394     /// }
395     ///
396     /// impl Gadget {
397     ///     /// Construct a reference counted Gadget.
398     ///     fn new() -> Arc<Self> {
399     ///         // `me` is a `Weak<Gadget>` pointing at the new allocation of the
400     ///         // `Arc` we're constructing.
401     ///         Arc::new_cyclic(|me| {
402     ///             // Create the actual struct here.
403     ///             Gadget { me: me.clone() }
404     ///         })
405     ///     }
406     ///
407     ///     /// Return a reference counted pointer to Self.
408     ///     fn me(&self) -> Arc<Self> {
409     ///         self.me.upgrade().unwrap()
410     ///     }
411     /// }
412     /// ```
413     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
414     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
415     #[inline]
416     #[stable(feature = "arc_new_cyclic", since = "1.60.0")]
417     pub fn new_cyclic<F>(data_fn: F) -> Arc<T>
418     where
419         F: FnOnce(&Weak<T>) -> T,
420     {
421         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
422         // weak reference.
423         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(Box::new(ArcInner {
424             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
425             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
426             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
427         }))
428         .into();
429         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
430
431         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
432
433         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
434         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
435         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
436         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
437         // updates to the weak reference count which might not be necessary
438         // otherwise.
439         let data = data_fn(&weak);
440
441         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
442         // reference into a strong reference.
443         let strong = unsafe {
444             let inner = init_ptr.as_ptr();
445             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
446
447             // The above write to the data field must be visible to any threads which
448             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
449             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
450             //
451             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
452             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
453             // non-upgradeable `Weak`:
454             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
455             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
456             //
457             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
458             // possible with safe code alone.
459             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
460             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
461
462             Arc::from_inner(init_ptr)
463         };
464
465         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
466         // so don't run the destructor for our old weak reference.
467         mem::forget(weak);
468         strong
469     }
470
471     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
472     ///
473     /// # Examples
474     ///
475     /// ```
476     /// #![feature(new_uninit)]
477     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
478     ///
479     /// use std::sync::Arc;
480     ///
481     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
482     ///
483     /// // Deferred initialization:
484     /// Arc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
485     ///
486     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
487     ///
488     /// assert_eq!(*five, 5)
489     /// ```
490     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
491     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
492     #[must_use]
493     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
494         unsafe {
495             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
496                 Layout::new::<T>(),
497                 |layout| Global.allocate(layout),
498                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
499             ))
500         }
501     }
502
503     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
504     /// being filled with `0` bytes.
505     ///
506     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
507     /// of this method.
508     ///
509     /// # Examples
510     ///
511     /// ```
512     /// #![feature(new_uninit)]
513     ///
514     /// use std::sync::Arc;
515     ///
516     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
517     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
518     ///
519     /// assert_eq!(*zero, 0)
520     /// ```
521     ///
522     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
523     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
524     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
525     #[must_use]
526     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
527         unsafe {
528             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
529                 Layout::new::<T>(),
530                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
531                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
532             ))
533         }
534     }
535
536     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
537     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
538     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
539     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
540     #[must_use]
541     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
542         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
543     }
544
545     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`, return an error if allocation fails.
546     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
547     #[inline]
548     pub fn try_pin(data: T) -> Result<Pin<Arc<T>>, AllocError> {
549         unsafe { Ok(Pin::new_unchecked(Arc::try_new(data)?)) }
550     }
551
552     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
553     ///
554     /// # Examples
555     ///
556     /// ```
557     /// #![feature(allocator_api)]
558     /// use std::sync::Arc;
559     ///
560     /// let five = Arc::try_new(5)?;
561     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
562     /// ```
563     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
564     #[inline]
565     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
566         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
567         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
568         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
569             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
570             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
571             data,
572         })?;
573         unsafe { Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into())) }
574     }
575
576     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
577     /// if allocation fails.
578     ///
579     /// # Examples
580     ///
581     /// ```
582     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
583     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
584     ///
585     /// use std::sync::Arc;
586     ///
587     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
588     ///
589     /// // Deferred initialization:
590     /// Arc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
591     ///
592     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
593     ///
594     /// assert_eq!(*five, 5);
595     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
596     /// ```
597     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
598     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
599     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
600         unsafe {
601             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
602                 Layout::new::<T>(),
603                 |layout| Global.allocate(layout),
604                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
605             )?))
606         }
607     }
608
609     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
610     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
611     ///
612     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
613     /// of this method.
614     ///
615     /// # Examples
616     ///
617     /// ```
618     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
619     ///
620     /// use std::sync::Arc;
621     ///
622     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
623     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
624     ///
625     /// assert_eq!(*zero, 0);
626     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
627     /// ```
628     ///
629     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
630     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
631     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
632     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
633         unsafe {
634             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
635                 Layout::new::<T>(),
636                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
637                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
638             )?))
639         }
640     }
641     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
642     ///
643     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
644     /// passed in.
645     ///
646     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
647     ///
648     /// # Examples
649     ///
650     /// ```
651     /// use std::sync::Arc;
652     ///
653     /// let x = Arc::new(3);
654     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
655     ///
656     /// let x = Arc::new(4);
657     /// let _y = Arc::clone(&x);
658     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
659     /// ```
660     #[inline]
661     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
662     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
663         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
664             return Err(this);
665         }
666
667         acquire!(this.inner().strong);
668
669         unsafe {
670             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
671
672             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
673             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
674             mem::forget(this);
675
676             Ok(elem)
677         }
678     }
679 }
680
681 impl<T> Arc<[T]> {
682     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
683     ///
684     /// # Examples
685     ///
686     /// ```
687     /// #![feature(new_uninit)]
688     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
689     ///
690     /// use std::sync::Arc;
691     ///
692     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
693     ///
694     /// // Deferred initialization:
695     /// let data = Arc::get_mut(&mut values).unwrap();
696     /// data[0].write(1);
697     /// data[1].write(2);
698     /// data[2].write(3);
699     ///
700     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
701     ///
702     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
703     /// ```
704     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
705     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
706     #[must_use]
707     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
708         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
709     }
710
711     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
712     /// filled with `0` bytes.
713     ///
714     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
715     /// incorrect usage of this method.
716     ///
717     /// # Examples
718     ///
719     /// ```
720     /// #![feature(new_uninit)]
721     ///
722     /// use std::sync::Arc;
723     ///
724     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
725     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
726     ///
727     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
728     /// ```
729     ///
730     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
731     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
732     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
733     #[must_use]
734     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
735         unsafe {
736             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
737                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
738                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
739                 |mem| {
740                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
741                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
742                 },
743             ))
744         }
745     }
746 }
747
748 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
749     /// Converts to `Arc<T>`.
750     ///
751     /// # Safety
752     ///
753     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
754     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
755     /// really is in an initialized state.
756     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
757     /// causes immediate undefined behavior.
758     ///
759     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
760     ///
761     /// # Examples
762     ///
763     /// ```
764     /// #![feature(new_uninit)]
765     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
766     ///
767     /// use std::sync::Arc;
768     ///
769     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
770     ///
771     /// // Deferred initialization:
772     /// Arc::get_mut(&mut five).unwrap().write(5);
773     ///
774     /// let five = unsafe { five.assume_init() };
775     ///
776     /// assert_eq!(*five, 5)
777     /// ```
778     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
779     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
780     #[inline]
781     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
782         unsafe { Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast()) }
783     }
784 }
785
786 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
787     /// Converts to `Arc<[T]>`.
788     ///
789     /// # Safety
790     ///
791     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
792     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
793     /// really is in an initialized state.
794     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
795     /// causes immediate undefined behavior.
796     ///
797     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
798     ///
799     /// # Examples
800     ///
801     /// ```
802     /// #![feature(new_uninit)]
803     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
804     ///
805     /// use std::sync::Arc;
806     ///
807     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
808     ///
809     /// // Deferred initialization:
810     /// let data = Arc::get_mut(&mut values).unwrap();
811     /// data[0].write(1);
812     /// data[1].write(2);
813     /// data[2].write(3);
814     ///
815     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
816     ///
817     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
818     /// ```
819     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
820     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
821     #[inline]
822     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
823         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
824     }
825 }
826
827 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
828     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
829     ///
830     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
831     /// [`Arc::from_raw`].
832     ///
833     /// # Examples
834     ///
835     /// ```
836     /// use std::sync::Arc;
837     ///
838     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
839     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
840     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
841     /// ```
842     #[must_use = "losing the pointer will leak memory"]
843     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
844     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
845         let ptr = Self::as_ptr(&this);
846         mem::forget(this);
847         ptr
848     }
849
850     /// Provides a raw pointer to the data.
851     ///
852     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
853     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
854     ///
855     /// # Examples
856     ///
857     /// ```
858     /// use std::sync::Arc;
859     ///
860     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
861     /// let y = Arc::clone(&x);
862     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
863     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
864     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
865     /// ```
866     #[must_use]
867     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
868     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
869         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
870
871         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
872         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
873         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
874         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
875     }
876
877     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
878     ///
879     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
880     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
881     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
882     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
883     /// basically like transmuting references of different types. See
884     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
885     /// restrictions apply in this case.
886     ///
887     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
888     /// dropped once.
889     ///
890     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
891     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
892     ///
893     /// [into_raw]: Arc::into_raw
894     /// [transmute]: core::mem::transmute
895     ///
896     /// # Examples
897     ///
898     /// ```
899     /// use std::sync::Arc;
900     ///
901     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
902     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
903     ///
904     /// unsafe {
905     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
906     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
907     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
908     ///
909     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
910     /// }
911     ///
912     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
913     /// ```
914     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
915     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
916         unsafe {
917             let offset = data_offset(ptr);
918
919             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
920             let arc_ptr = ptr.byte_sub(offset) as *mut ArcInner<T>;
921
922             Self::from_ptr(arc_ptr)
923         }
924     }
925
926     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
927     ///
928     /// # Examples
929     ///
930     /// ```
931     /// use std::sync::Arc;
932     ///
933     /// let five = Arc::new(5);
934     ///
935     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
936     /// ```
937     #[must_use = "this returns a new `Weak` pointer, \
938                   without modifying the original `Arc`"]
939     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
940     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
941         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
942         // below.
943         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
944
945         loop {
946             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
947             if cur == usize::MAX {
948                 hint::spin_loop();
949                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
950                 continue;
951             }
952
953             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
954             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
955             // to deal with overflow.
956
957             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
958             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
959             // events prior to that write happen before this read.
960             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
961                 Ok(_) => {
962                     // Make sure we do not create a dangling Weak
963                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
964                     return Weak { ptr: this.ptr };
965                 }
966                 Err(old) => cur = old,
967             }
968         }
969     }
970
971     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
972     ///
973     /// # Safety
974     ///
975     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
976     /// Another thread can change the weak count at any time,
977     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
978     ///
979     /// # Examples
980     ///
981     /// ```
982     /// use std::sync::Arc;
983     ///
984     /// let five = Arc::new(5);
985     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
986     ///
987     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
988     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
989     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
990     /// ```
991     #[inline]
992     #[must_use]
993     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
994     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
995         let cnt = this.inner().weak.load(Acquire);
996         // If the weak count is currently locked, the value of the
997         // count was 0 just before taking the lock.
998         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
999     }
1000
1001     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
1002     ///
1003     /// # Safety
1004     ///
1005     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
1006     /// Another thread can change the strong count at any time,
1007     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
1008     ///
1009     /// # Examples
1010     ///
1011     /// ```
1012     /// use std::sync::Arc;
1013     ///
1014     /// let five = Arc::new(5);
1015     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
1016     ///
1017     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
1018     /// // the `Arc` between threads.
1019     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1020     /// ```
1021     #[inline]
1022     #[must_use]
1023     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
1024     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
1025         this.inner().strong.load(Acquire)
1026     }
1027
1028     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1029     /// provided pointer by one.
1030     ///
1031     /// # Safety
1032     ///
1033     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1034     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1035     /// least 1) for the duration of this method.
1036     ///
1037     /// # Examples
1038     ///
1039     /// ```
1040     /// use std::sync::Arc;
1041     ///
1042     /// let five = Arc::new(5);
1043     ///
1044     /// unsafe {
1045     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1046     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1047     ///
1048     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
1049     ///     // the `Arc` between threads.
1050     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1051     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1052     /// }
1053     /// ```
1054     #[inline]
1055     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1056     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1057         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1058         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1059         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1060         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1061     }
1062
1063     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1064     /// provided pointer by one.
1065     ///
1066     /// # Safety
1067     ///
1068     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1069     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1070     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1071     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1072     /// released.
1073     ///
1074     /// # Examples
1075     ///
1076     /// ```
1077     /// use std::sync::Arc;
1078     ///
1079     /// let five = Arc::new(5);
1080     ///
1081     /// unsafe {
1082     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1083     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1084     ///
1085     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1086     ///     // the `Arc` between threads.
1087     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1088     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1089     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1090     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1091     /// }
1092     /// ```
1093     #[inline]
1094     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1095     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1096         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1097     }
1098
1099     #[inline]
1100     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1101         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1102         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1103         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1104         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1105         // contents.
1106         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1107     }
1108
1109     // Non-inlined part of `drop`.
1110     #[inline(never)]
1111     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1112         // Destroy the data at this time, even though we must not free the box
1113         // allocation itself (there might still be weak pointers lying around).
1114         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1115
1116         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1117         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1118     }
1119
1120     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1121     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1122     ///
1123     /// # Examples
1124     ///
1125     /// ```
1126     /// use std::sync::Arc;
1127     ///
1128     /// let five = Arc::new(5);
1129     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1130     /// let other_five = Arc::new(5);
1131     ///
1132     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1133     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1134     /// ```
1135     ///
1136     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1137     #[inline]
1138     #[must_use]
1139     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1140     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1141         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1142     }
1143 }
1144
1145 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1146     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1147     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1148     ///
1149     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1150     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1151     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1152     unsafe fn allocate_for_layout(
1153         value_layout: Layout,
1154         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1155         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1156     ) -> *mut ArcInner<T> {
1157         // Calculate layout using the given value layout.
1158         // Previously, layout was calculated on the expression
1159         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1160         // reference (see #54908).
1161         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1162         unsafe {
1163             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1164                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1165         }
1166     }
1167
1168     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1169     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1170     /// returning an error if allocation fails.
1171     ///
1172     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1173     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1174     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1175         value_layout: Layout,
1176         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1177         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1178     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1179         // Calculate layout using the given value layout.
1180         // Previously, layout was calculated on the expression
1181         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1182         // reference (see #54908).
1183         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1184
1185         let ptr = allocate(layout)?;
1186
1187         // Initialize the ArcInner
1188         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1189         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1190
1191         unsafe {
1192             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1193             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1194         }
1195
1196         Ok(inner)
1197     }
1198
1199     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1200     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1201     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1202         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1203         unsafe {
1204             Self::allocate_for_layout(
1205                 Layout::for_value(&*ptr),
1206                 |layout| Global.allocate(layout),
1207                 |mem| mem.with_metadata_of(ptr as *const ArcInner<T>),
1208             )
1209         }
1210     }
1211
1212     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1213     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1214         unsafe {
1215             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1216             let bptr = box_unique.as_ptr();
1217
1218             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1219             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1220
1221             // Copy value as bytes
1222             ptr::copy_nonoverlapping(
1223                 bptr as *const T as *const u8,
1224                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1225                 value_size,
1226             );
1227
1228             // Free the allocation without dropping its contents
1229             box_free(box_unique, alloc);
1230
1231             Self::from_ptr(ptr)
1232         }
1233     }
1234 }
1235
1236 impl<T> Arc<[T]> {
1237     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1238     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1239     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1240         unsafe {
1241             Self::allocate_for_layout(
1242                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1243                 |layout| Global.allocate(layout),
1244                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1245             )
1246         }
1247     }
1248
1249     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1250     ///
1251     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1252     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1253     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1254         unsafe {
1255             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1256
1257             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1258
1259             Self::from_ptr(ptr)
1260         }
1261     }
1262
1263     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1264     ///
1265     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1266     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1267     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1268         // Panic guard while cloning T elements.
1269         // In the event of a panic, elements that have been written
1270         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1271         struct Guard<T> {
1272             mem: NonNull<u8>,
1273             elems: *mut T,
1274             layout: Layout,
1275             n_elems: usize,
1276         }
1277
1278         impl<T> Drop for Guard<T> {
1279             fn drop(&mut self) {
1280                 unsafe {
1281                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1282                     ptr::drop_in_place(slice);
1283
1284                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1285                 }
1286             }
1287         }
1288
1289         unsafe {
1290             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1291
1292             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1293             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1294
1295             // Pointer to first element
1296             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1297
1298             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1299
1300             for (i, item) in iter.enumerate() {
1301                 ptr::write(elems.add(i), item);
1302                 guard.n_elems += 1;
1303             }
1304
1305             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1306             mem::forget(guard);
1307
1308             Self::from_ptr(ptr)
1309         }
1310     }
1311 }
1312
1313 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1314 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1315 trait ArcFromSlice<T> {
1316     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1317 }
1318
1319 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1320 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1321     #[inline]
1322     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1323         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1324     }
1325 }
1326
1327 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1328 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1329     #[inline]
1330     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1331         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1332     }
1333 }
1334
1335 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1336 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1337     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1338     ///
1339     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1340     /// strong reference count.
1341     ///
1342     /// # Examples
1343     ///
1344     /// ```
1345     /// use std::sync::Arc;
1346     ///
1347     /// let five = Arc::new(5);
1348     ///
1349     /// let _ = Arc::clone(&five);
1350     /// ```
1351     #[inline]
1352     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1353         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1354         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1355         // the object.
1356         //
1357         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1358         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1359         // references to an object can only be formed from an existing
1360         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1361         // another must already provide any required synchronization.
1362         //
1363         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1364         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1365
1366         // However we need to guard against massive refcounts in case someone is `mem::forget`ing
1367         // Arcs. If we don't do this the count can overflow and users will use-after free. This
1368         // branch will never be taken in any realistic program. We abort because such a program is
1369         // incredibly degenerate, and we don't care to support it.
1370         //
1371         // This check is not 100% water-proof: we error when the refcount grows beyond `isize::MAX`.
1372         // But we do that check *after* having done the increment, so there is a chance here that
1373         // the worst already happened and we actually do overflow the `usize` counter. However, that
1374         // requires the counter to grow from `isize::MAX` to `usize::MAX` between the increment
1375         // above and the `abort` below, which seems exceedingly unlikely.
1376         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1377             abort();
1378         }
1379
1380         unsafe { Self::from_inner(self.ptr) }
1381     }
1382 }
1383
1384 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1385 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1386     type Target = T;
1387
1388     #[inline]
1389     fn deref(&self) -> &T {
1390         &self.inner().data
1391     }
1392 }
1393
1394 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1395 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1396
1397 impl<T: Clone> Arc<T> {
1398     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1399     ///
1400     /// If there are other `Arc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1401     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1402     /// referred to as clone-on-write.
1403     ///
1404     /// However, if there are no other `Arc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1405     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be dissociated and the inner value will not
1406     /// be cloned.
1407     ///
1408     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1409     /// or dissociating [`Weak`] pointers.
1410     ///
1411     /// [`clone`]: Clone::clone
1412     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1413     ///
1414     /// # Examples
1415     ///
1416     /// ```
1417     /// use std::sync::Arc;
1418     ///
1419     /// let mut data = Arc::new(5);
1420     ///
1421     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1422     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1423     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1424     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1425     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1426     ///
1427     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1428     /// assert_eq!(*data, 8);
1429     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1430     /// ```
1431     ///
1432     /// [`Weak`] pointers will be dissociated:
1433     ///
1434     /// ```
1435     /// use std::sync::Arc;
1436     ///
1437     /// let mut data = Arc::new(75);
1438     /// let weak = Arc::downgrade(&data);
1439     ///
1440     /// assert!(75 == *data);
1441     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1442     ///
1443     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;
1444     ///
1445     /// assert!(76 == *data);
1446     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1447     /// ```
1448     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1449     #[inline]
1450     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1451     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1452         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1453         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1454         // the memory to be deallocated.
1455         //
1456         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1457         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1458         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1459         // deallocated.
1460         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1461             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1462             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1463             let mut arc = Self::new_uninit();
1464             unsafe {
1465                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1466                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1467                 *this = arc.assume_init();
1468             }
1469         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1470             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1471             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1472             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1473
1474             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1475             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1476             // invalidate the other weak refs.
1477
1478             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1479             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1480             // locked by a thread with a strong reference.
1481
1482             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1483             // up the ArcInner as needed.
1484             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1485
1486             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1487             let mut arc = Self::new_uninit();
1488             unsafe {
1489                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1490                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1491                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1492             }
1493         } else {
1494             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1495             // strong ref count.
1496             this.inner().strong.store(1, Release);
1497         }
1498
1499         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1500         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1501         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1502     }
1503
1504     /// If we have the only reference to `T` then unwrap it. Otherwise, clone `T` and return the
1505     /// clone.
1506     ///
1507     /// Assuming `arc_t` is of type `Arc<T>`, this function is functionally equivalent to
1508     /// `(*arc_t).clone()`, but will avoid cloning the inner value where possible.
1509     ///
1510     /// # Examples
1511     ///
1512     /// ```
1513     /// #![feature(arc_unwrap_or_clone)]
1514     /// # use std::{ptr, sync::Arc};
1515     /// let inner = String::from("test");
1516     /// let ptr = inner.as_ptr();
1517     ///
1518     /// let arc = Arc::new(inner);
1519     /// let inner = Arc::unwrap_or_clone(arc);
1520     /// // The inner value was not cloned
1521     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1522     ///
1523     /// let arc = Arc::new(inner);
1524     /// let arc2 = arc.clone();
1525     /// let inner = Arc::unwrap_or_clone(arc);
1526     /// // Because there were 2 references, we had to clone the inner value.
1527     /// assert!(!ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1528     /// // `arc2` is the last reference, so when we unwrap it we get back
1529     /// // the original `String`.
1530     /// let inner = Arc::unwrap_or_clone(arc2);
1531     /// assert!(ptr::eq(ptr, inner.as_ptr()));
1532     /// ```
1533     #[inline]
1534     #[unstable(feature = "arc_unwrap_or_clone", issue = "93610")]
1535     pub fn unwrap_or_clone(this: Self) -> T {
1536         Arc::try_unwrap(this).unwrap_or_else(|arc| (*arc).clone())
1537     }
1538 }
1539
1540 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1541     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1542     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1543     ///
1544     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1545     /// mutate a shared value.
1546     ///
1547     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1548     /// the inner value when there are other `Arc` pointers.
1549     ///
1550     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1551     /// [clone]: Clone::clone
1552     ///
1553     /// # Examples
1554     ///
1555     /// ```
1556     /// use std::sync::Arc;
1557     ///
1558     /// let mut x = Arc::new(3);
1559     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1560     /// assert_eq!(*x, 4);
1561     ///
1562     /// let _y = Arc::clone(&x);
1563     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1564     /// ```
1565     #[inline]
1566     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1567     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1568         if this.is_unique() {
1569             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1570             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1571             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1572             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1573             // reference to the inner data.
1574             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1575         } else {
1576             None
1577         }
1578     }
1579
1580     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1581     /// without any check.
1582     ///
1583     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1584     ///
1585     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1586     ///
1587     /// # Safety
1588     ///
1589     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1590     /// for the duration of the returned borrow.
1591     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1592     /// for example immediately after `Arc::new`.
1593     ///
1594     /// # Examples
1595     ///
1596     /// ```
1597     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1598     ///
1599     /// use std::sync::Arc;
1600     ///
1601     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1602     /// unsafe {
1603     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1604     /// }
1605     /// assert_eq!(*x, "foo");
1606     /// ```
1607     #[inline]
1608     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1609     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1610         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1611         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1612         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1613     }
1614
1615     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1616     /// the underlying data.
1617     ///
1618     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1619     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1620         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1621         // holder.
1622         //
1623         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1624         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1625         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1626         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1627         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1628             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1629             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1630             // is being dropped.
1631             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1632
1633             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1634             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1635             // after the write.
1636             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1637             unique
1638         } else {
1639             false
1640         }
1641     }
1642 }
1643
1644 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1645 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1646     /// Drops the `Arc`.
1647     ///
1648     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1649     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1650     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1651     ///
1652     /// # Examples
1653     ///
1654     /// ```
1655     /// use std::sync::Arc;
1656     ///
1657     /// struct Foo;
1658     ///
1659     /// impl Drop for Foo {
1660     ///     fn drop(&mut self) {
1661     ///         println!("dropped!");
1662     ///     }
1663     /// }
1664     ///
1665     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1666     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1667     ///
1668     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1669     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1670     /// ```
1671     #[inline]
1672     fn drop(&mut self) {
1673         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1674         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1675         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1676         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1677             return;
1678         }
1679
1680         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1681         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1682         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1683         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1684         // count, which happens before this fence, which happens before the
1685         // deletion of the data.
1686         //
1687         // As explained in the [Boost documentation][1],
1688         //
1689         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1690         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1691         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1692         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1693         // > through this reference must obviously happened before), and an
1694         // > "acquire" operation before deleting the object.
1695         //
1696         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1697         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1698         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1699         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1700         // running in thread B.
1701         //
1702         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1703         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1704         // situations. See [2].
1705         //
1706         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1707         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1708         acquire!(self.inner().strong);
1709
1710         unsafe {
1711             self.drop_slow();
1712         }
1713     }
1714 }
1715
1716 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1717     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1718     ///
1719     /// # Examples
1720     ///
1721     /// ```
1722     /// use std::any::Any;
1723     /// use std::sync::Arc;
1724     ///
1725     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1726     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1727     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1728     ///     }
1729     /// }
1730     ///
1731     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1732     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1733     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1734     /// ```
1735     #[inline]
1736     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1737     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1738     where
1739         T: Any + Send + Sync,
1740     {
1741         if (*self).is::<T>() {
1742             unsafe {
1743                 let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1744                 mem::forget(self);
1745                 Ok(Arc::from_inner(ptr))
1746             }
1747         } else {
1748             Err(self)
1749         }
1750     }
1751
1752     /// Downcasts the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1753     ///
1754     /// For a safe alternative see [`downcast`].
1755     ///
1756     /// # Examples
1757     ///
1758     /// ```
1759     /// #![feature(downcast_unchecked)]
1760     ///
1761     /// use std::any::Any;
1762     /// use std::sync::Arc;
1763     ///
1764     /// let x: Arc<dyn Any + Send + Sync> = Arc::new(1_usize);
1765     ///
1766     /// unsafe {
1767     ///     assert_eq!(*x.downcast_unchecked::<usize>(), 1);
1768     /// }
1769     /// ```
1770     ///
1771     /// # Safety
1772     ///
1773     /// The contained value must be of type `T`. Calling this method
1774     /// with the incorrect type is *undefined behavior*.
1775     ///
1776     ///
1777     /// [`downcast`]: Self::downcast
1778     #[inline]
1779     #[unstable(feature = "downcast_unchecked", issue = "90850")]
1780     pub unsafe fn downcast_unchecked<T>(self) -> Arc<T>
1781     where
1782         T: Any + Send + Sync,
1783     {
1784         unsafe {
1785             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1786             mem::forget(self);
1787             Arc::from_inner(ptr)
1788         }
1789     }
1790 }
1791
1792 impl<T> Weak<T> {
1793     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1794     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1795     ///
1796     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1797     ///
1798     /// # Examples
1799     ///
1800     /// ```
1801     /// use std::sync::Weak;
1802     ///
1803     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1804     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1805     /// ```
1806     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1807     #[rustc_const_unstable(feature = "const_weak_new", issue = "95091", reason = "recently added")]
1808     #[must_use]
1809     pub const fn new() -> Weak<T> {
1810         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr::invalid_mut::<ArcInner<T>>(usize::MAX)) } }
1811     }
1812 }
1813
1814 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1815 /// making any assertions about the data field.
1816 struct WeakInner<'a> {
1817     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1818     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1819 }
1820
1821 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1822     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1823     ///
1824     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1825     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1826     ///
1827     /// # Examples
1828     ///
1829     /// ```
1830     /// use std::sync::Arc;
1831     /// use std::ptr;
1832     ///
1833     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1834     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1835     /// // Both point to the same object
1836     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1837     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1838     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1839     ///
1840     /// drop(strong);
1841     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1842     /// // undefined behaviour.
1843     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1844     /// ```
1845     ///
1846     /// [`null`]: core::ptr::null "ptr::null"
1847     #[must_use]
1848     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1849     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1850         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1851
1852         if is_dangling(ptr) {
1853             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1854             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1855             ptr as *const T
1856         } else {
1857             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferenceable.
1858             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1859             // so use raw pointer manipulation.
1860             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1861         }
1862     }
1863
1864     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1865     ///
1866     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1867     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1868     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1869     ///
1870     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1871     /// [`as_ptr`] apply.
1872     ///
1873     /// # Examples
1874     ///
1875     /// ```
1876     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1877     ///
1878     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1879     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1880     /// let raw = weak.into_raw();
1881     ///
1882     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1883     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1884     ///
1885     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1886     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1887     /// ```
1888     ///
1889     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1890     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1891     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
1892     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1893     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1894         let result = self.as_ptr();
1895         mem::forget(self);
1896         result
1897     }
1898
1899     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1900     ///
1901     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1902     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1903     ///
1904     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1905     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1906     ///
1907     /// # Safety
1908     ///
1909     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1910     /// weak reference.
1911     ///
1912     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1913     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1914     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1915     /// call to [`into_raw`].
1916     /// # Examples
1917     ///
1918     /// ```
1919     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1920     ///
1921     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1922     ///
1923     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1924     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1925     ///
1926     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1927     ///
1928     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1929     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1930     ///
1931     /// drop(strong);
1932     ///
1933     /// // Decrement the last weak count.
1934     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1935     /// ```
1936     ///
1937     /// [`new`]: Weak::new
1938     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1939     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1940     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1941     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1942         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1943
1944         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1945             // This is a dangling Weak.
1946             ptr as *mut ArcInner<T>
1947         } else {
1948             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1949             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1950             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1951             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1952             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1953             unsafe { ptr.byte_sub(offset) as *mut ArcInner<T> }
1954         };
1955
1956         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1957         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1958     }
1959 }
1960
1961 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1962     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1963     /// dropping of the inner value if successful.
1964     ///
1965     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1966     ///
1967     /// # Examples
1968     ///
1969     /// ```
1970     /// use std::sync::Arc;
1971     ///
1972     /// let five = Arc::new(5);
1973     ///
1974     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1975     ///
1976     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1977     /// assert!(strong_five.is_some());
1978     ///
1979     /// // Destroy all strong pointers.
1980     /// drop(strong_five);
1981     /// drop(five);
1982     ///
1983     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1984     /// ```
1985     #[must_use = "this returns a new `Arc`, \
1986                   without modifying the original weak pointer"]
1987     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1988     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1989         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1990         // fetch_add as this function should never take the reference count
1991         // from zero to one.
1992         self.inner()?
1993             .strong
1994             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1995             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1996             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1997             // expect to observe the fully initialized value.
1998             .fetch_update(Acquire, Relaxed, |n| {
1999                 // Any write of 0 we can observe leaves the field in permanently zero state.
2000                 if n == 0 {
2001                     return None;
2002                 }
2003                 // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
2004                 if n > MAX_REFCOUNT {
2005                     abort();
2006                 }
2007                 Some(n + 1)
2008             })
2009             .ok()
2010             // null checked above
2011             .map(|_| unsafe { Arc::from_inner(self.ptr) })
2012     }
2013
2014     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
2015     ///
2016     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
2017     #[must_use]
2018     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2019     pub fn strong_count(&self) -> usize {
2020         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(Acquire) } else { 0 }
2021     }
2022
2023     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
2024     /// allocation.
2025     ///
2026     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
2027     /// strong pointers, this will return 0.
2028     ///
2029     /// # Accuracy
2030     ///
2031     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
2032     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
2033     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
2034     #[must_use]
2035     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
2036     pub fn weak_count(&self) -> usize {
2037         self.inner()
2038             .map(|inner| {
2039                 let weak = inner.weak.load(Acquire);
2040                 let strong = inner.strong.load(Acquire);
2041                 if strong == 0 {
2042                     0
2043                 } else {
2044                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
2045                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
2046                     // reference (present whenever any strong references are alive)
2047                     // was still around when we observed the weak count, and can
2048                     // therefore safely subtract it.
2049                     weak - 1
2050                 }
2051             })
2052             .unwrap_or(0)
2053     }
2054
2055     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
2056     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
2057     #[inline]
2058     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
2059         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
2060             None
2061         } else {
2062             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
2063             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
2064             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
2065             Some(unsafe {
2066                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
2067                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
2068             })
2069         }
2070     }
2071
2072     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
2073     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
2074     /// (because they were created with `Weak::new()`).
2075     ///
2076     /// # Notes
2077     ///
2078     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
2079     /// other, even though they don't point to any allocation.
2080     ///
2081     /// # Examples
2082     ///
2083     /// ```
2084     /// use std::sync::Arc;
2085     ///
2086     /// let first_rc = Arc::new(5);
2087     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
2088     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
2089     ///
2090     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2091     ///
2092     /// let third_rc = Arc::new(5);
2093     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
2094     ///
2095     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2096     /// ```
2097     ///
2098     /// Comparing `Weak::new`.
2099     ///
2100     /// ```
2101     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2102     ///
2103     /// let first = Weak::new();
2104     /// let second = Weak::new();
2105     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
2106     ///
2107     /// let third_rc = Arc::new(());
2108     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
2109     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
2110     /// ```
2111     ///
2112     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
2113     #[inline]
2114     #[must_use]
2115     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
2116     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
2117         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
2118     }
2119 }
2120
2121 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2122 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2123     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2124     ///
2125     /// # Examples
2126     ///
2127     /// ```
2128     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2129     ///
2130     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
2131     ///
2132     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2133     /// ```
2134     #[inline]
2135     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2136         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
2137             inner
2138         } else {
2139             return Weak { ptr: self.ptr };
2140         };
2141         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
2142         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
2143         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
2144         // running this code in that case).
2145         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
2146
2147         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
2148         if old_size > MAX_REFCOUNT {
2149             abort();
2150         }
2151
2152         Weak { ptr: self.ptr }
2153     }
2154 }
2155
2156 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2157 impl<T> Default for Weak<T> {
2158     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2159     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2160     /// gives [`None`].
2161     ///
2162     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2163     ///
2164     /// # Examples
2165     ///
2166     /// ```
2167     /// use std::sync::Weak;
2168     ///
2169     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2170     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2171     /// ```
2172     fn default() -> Weak<T> {
2173         Weak::new()
2174     }
2175 }
2176
2177 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2178 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2179     /// Drops the `Weak` pointer.
2180     ///
2181     /// # Examples
2182     ///
2183     /// ```
2184     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2185     ///
2186     /// struct Foo;
2187     ///
2188     /// impl Drop for Foo {
2189     ///     fn drop(&mut self) {
2190     ///         println!("dropped!");
2191     ///     }
2192     /// }
2193     ///
2194     /// let foo = Arc::new(Foo);
2195     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2196     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2197     ///
2198     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2199     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2200     ///
2201     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2202     /// ```
2203     fn drop(&mut self) {
2204         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2205         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2206         // the memory orderings
2207         //
2208         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2209         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2210         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2211         // ref, which can only happen after the lock is released.
2212         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2213
2214         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2215             acquire!(inner.weak);
2216             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2217         }
2218     }
2219 }
2220
2221 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2222 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2223     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2224     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2225 }
2226
2227 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2228 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2229     #[inline]
2230     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2231         **self == **other
2232     }
2233     #[inline]
2234     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2235         **self != **other
2236     }
2237 }
2238
2239 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2240 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2241 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2242 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2243 /// the same value, than two `&T`s.
2244 ///
2245 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2246 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2247 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2248     #[inline]
2249     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2250         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2251     }
2252
2253     #[inline]
2254     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2255         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2256     }
2257 }
2258
2259 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2260 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2261     /// Equality for two `Arc`s.
2262     ///
2263     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2264     /// stored in different allocation.
2265     ///
2266     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2267     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2268     ///
2269     /// # Examples
2270     ///
2271     /// ```
2272     /// use std::sync::Arc;
2273     ///
2274     /// let five = Arc::new(5);
2275     ///
2276     /// assert!(five == Arc::new(5));
2277     /// ```
2278     #[inline]
2279     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2280         ArcEqIdent::eq(self, other)
2281     }
2282
2283     /// Inequality for two `Arc`s.
2284     ///
2285     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2286     ///
2287     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2288     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2289     ///
2290     /// # Examples
2291     ///
2292     /// ```
2293     /// use std::sync::Arc;
2294     ///
2295     /// let five = Arc::new(5);
2296     ///
2297     /// assert!(five != Arc::new(6));
2298     /// ```
2299     #[inline]
2300     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2301         ArcEqIdent::ne(self, other)
2302     }
2303 }
2304
2305 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2306 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2307     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2308     ///
2309     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2310     ///
2311     /// # Examples
2312     ///
2313     /// ```
2314     /// use std::sync::Arc;
2315     /// use std::cmp::Ordering;
2316     ///
2317     /// let five = Arc::new(5);
2318     ///
2319     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2320     /// ```
2321     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2322         (**self).partial_cmp(&**other)
2323     }
2324
2325     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2326     ///
2327     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2328     ///
2329     /// # Examples
2330     ///
2331     /// ```
2332     /// use std::sync::Arc;
2333     ///
2334     /// let five = Arc::new(5);
2335     ///
2336     /// assert!(five < Arc::new(6));
2337     /// ```
2338     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2339         *(*self) < *(*other)
2340     }
2341
2342     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2343     ///
2344     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2345     ///
2346     /// # Examples
2347     ///
2348     /// ```
2349     /// use std::sync::Arc;
2350     ///
2351     /// let five = Arc::new(5);
2352     ///
2353     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2354     /// ```
2355     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2356         *(*self) <= *(*other)
2357     }
2358
2359     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2360     ///
2361     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2362     ///
2363     /// # Examples
2364     ///
2365     /// ```
2366     /// use std::sync::Arc;
2367     ///
2368     /// let five = Arc::new(5);
2369     ///
2370     /// assert!(five > Arc::new(4));
2371     /// ```
2372     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2373         *(*self) > *(*other)
2374     }
2375
2376     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2377     ///
2378     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2379     ///
2380     /// # Examples
2381     ///
2382     /// ```
2383     /// use std::sync::Arc;
2384     ///
2385     /// let five = Arc::new(5);
2386     ///
2387     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2388     /// ```
2389     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2390         *(*self) >= *(*other)
2391     }
2392 }
2393 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2394 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2395     /// Comparison for two `Arc`s.
2396     ///
2397     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2398     ///
2399     /// # Examples
2400     ///
2401     /// ```
2402     /// use std::sync::Arc;
2403     /// use std::cmp::Ordering;
2404     ///
2405     /// let five = Arc::new(5);
2406     ///
2407     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2408     /// ```
2409     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2410         (**self).cmp(&**other)
2411     }
2412 }
2413 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2414 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2415
2416 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2417 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2418     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2419         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2420     }
2421 }
2422
2423 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2424 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2425     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2426         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2427     }
2428 }
2429
2430 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2431 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2432     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2433         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2434     }
2435 }
2436
2437 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2438 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2439 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2440     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2441     ///
2442     /// # Examples
2443     ///
2444     /// ```
2445     /// use std::sync::Arc;
2446     ///
2447     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2448     /// assert_eq!(*x, 0);
2449     /// ```
2450     fn default() -> Arc<T> {
2451         Arc::new(Default::default())
2452     }
2453 }
2454
2455 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2456 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2457     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2458         (**self).hash(state)
2459     }
2460 }
2461
2462 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2463 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2464 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2465     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2466     ///
2467     /// The conversion moves the value into a
2468     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2469     /// calling `Arc::new(t)`.
2470     ///
2471     /// # Example
2472     /// ```rust
2473     /// # use std::sync::Arc;
2474     /// let x = 5;
2475     /// let arc = Arc::new(5);
2476     ///
2477     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2478     /// ```
2479     fn from(t: T) -> Self {
2480         Arc::new(t)
2481     }
2482 }
2483
2484 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2485 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2486 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2487     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2488     ///
2489     /// # Example
2490     ///
2491     /// ```
2492     /// # use std::sync::Arc;
2493     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2494     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2495     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2496     /// ```
2497     #[inline]
2498     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2499         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2500     }
2501 }
2502
2503 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2504 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2505 impl From<&str> for Arc<str> {
2506     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2507     ///
2508     /// # Example
2509     ///
2510     /// ```
2511     /// # use std::sync::Arc;
2512     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2513     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2514     /// ```
2515     #[inline]
2516     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2517         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2518         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2519     }
2520 }
2521
2522 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2523 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2524 impl From<String> for Arc<str> {
2525     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2526     ///
2527     /// # Example
2528     ///
2529     /// ```
2530     /// # use std::sync::Arc;
2531     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2532     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2533     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2534     /// ```
2535     #[inline]
2536     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2537         Arc::from(&v[..])
2538     }
2539 }
2540
2541 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2542 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2543 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2544     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2545     ///
2546     /// # Example
2547     ///
2548     /// ```
2549     /// # use std::sync::Arc;
2550     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2551     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2552     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2553     /// ```
2554     #[inline]
2555     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2556         Arc::from_box(v)
2557     }
2558 }
2559
2560 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2561 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2562 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2563     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2564     ///
2565     /// # Example
2566     ///
2567     /// ```
2568     /// # use std::sync::Arc;
2569     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2570     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2571     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2572     /// ```
2573     #[inline]
2574     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2575         unsafe {
2576             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2577
2578             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2579             v.set_len(0);
2580
2581             arc
2582         }
2583     }
2584 }
2585
2586 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2587 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2588 where
2589     B: ToOwned + ?Sized,
2590     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2591 {
2592     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2593     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2594     ///
2595     /// # Example
2596     ///
2597     /// ```rust
2598     /// # use std::sync::Arc;
2599     /// # use std::borrow::Cow;
2600     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2601     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2602     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2603     /// ```
2604     #[inline]
2605     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2606         match cow {
2607             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2608             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2609         }
2610     }
2611 }
2612
2613 #[stable(feature = "shared_from_str", since = "1.62.0")]
2614 impl From<Arc<str>> for Arc<[u8]> {
2615     /// Converts an atomically reference-counted string slice into a byte slice.
2616     ///
2617     /// # Example
2618     ///
2619     /// ```
2620     /// # use std::sync::Arc;
2621     /// let string: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2622     /// let bytes: Arc<[u8]> = Arc::from(string);
2623     /// assert_eq!("eggplant".as_bytes(), bytes.as_ref());
2624     /// ```
2625     #[inline]
2626     fn from(rc: Arc<str>) -> Self {
2627         // SAFETY: `str` has the same layout as `[u8]`.
2628         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(rc) as *const [u8]) }
2629     }
2630 }
2631
2632 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2633 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2634     type Error = Arc<[T]>;
2635
2636     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2637         if boxed_slice.len() == N {
2638             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2639         } else {
2640             Err(boxed_slice)
2641         }
2642     }
2643 }
2644
2645 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2646 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2647 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2648     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2649     ///
2650     /// # Performance characteristics
2651     ///
2652     /// ## The general case
2653     ///
2654     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2655     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2656     ///
2657     /// ```rust
2658     /// # use std::sync::Arc;
2659     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2660     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2661     /// ```
2662     ///
2663     /// this behaves as if we wrote:
2664     ///
2665     /// ```rust
2666     /// # use std::sync::Arc;
2667     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2668     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2669     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2670     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2671     /// ```
2672     ///
2673     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2674     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2675     ///
2676     /// ## Iterators of known length
2677     ///
2678     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2679     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2680     ///
2681     /// ```rust
2682     /// # use std::sync::Arc;
2683     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2684     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2685     /// ```
2686     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2687         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2688     }
2689 }
2690
2691 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2692 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2693     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2694 }
2695
2696 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2697 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2698     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2699         self.collect::<Vec<T>>().into()
2700     }
2701 }
2702
2703 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2704 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2705     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2706         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2707         let (low, high) = self.size_hint();
2708         if let Some(high) = high {
2709             debug_assert_eq!(
2710                 low,
2711                 high,
2712                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2713                 (low, high)
2714             );
2715
2716             unsafe {
2717                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2718                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2719             }
2720         } else {
2721             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2722             // length exceeding `usize::MAX`.
2723             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2724             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2725             panic!("capacity overflow");
2726         }
2727     }
2728 }
2729
2730 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2731 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2732     fn borrow(&self) -> &T {
2733         &**self
2734     }
2735 }
2736
2737 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2738 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2739     fn as_ref(&self) -> &T {
2740         &**self
2741     }
2742 }
2743
2744 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2745 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2746
2747 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2748 ///
2749 /// # Safety
2750 ///
2751 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2752 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2753 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> usize {
2754     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2755     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2756     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2757     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2758     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2759     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2760     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2761 }
2762
2763 #[inline]
2764 fn data_offset_align(align: usize) -> usize {
2765     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2766     layout.size() + layout.padding_needed_for(align)
2767 }
2768
2769 #[stable(feature = "arc_error", since = "1.52.0")]
2770 impl<T: core::error::Error + ?Sized> core::error::Error for Arc<T> {
2771     #[allow(deprecated, deprecated_in_future)]
2772     fn description(&self) -> &str {
2773         core::error::Error::description(&**self)
2774     }
2775
2776     #[allow(deprecated)]
2777     fn cause(&self) -> Option<&dyn core::error::Error> {
2778         core::error::Error::cause(&**self)
2779     }
2780
2781     fn source(&self) -> Option<&(dyn core::error::Error + 'static)> {
2782         core::error::Error::source(&**self)
2783     }
2784
2785     fn provide<'a>(&'a self, req: &mut core::any::Demand<'a>) {
2786         core::error::Error::provide(&**self, req);
2787     }
2788 }