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Auto merge of #89767 - GuillaumeGomez:rollup-sczixhk, r=GuillaumeGomez
[rust.git] / library / alloc / src / sync.rs
1 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2
3 //! Thread-safe reference-counting pointers.
4 //!
5 //! See the [`Arc<T>`][Arc] documentation for more details.
6
7 use core::any::Any;
8 use core::borrow;
9 use core::cmp::Ordering;
10 use core::convert::{From, TryFrom};
11 use core::fmt;
12 use core::hash::{Hash, Hasher};
13 use core::hint;
14 use core::intrinsics::abort;
15 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
16 use core::iter;
17 use core::marker::{PhantomData, Unpin, Unsize};
18 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
19 use core::mem::size_of_val;
20 use core::mem::{self, align_of_val_raw};
21 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
22 use core::panic::{RefUnwindSafe, UnwindSafe};
23 use core::pin::Pin;
24 use core::ptr::{self, NonNull};
25 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
26 use core::slice::from_raw_parts_mut;
27 use core::sync::atomic;
28 use core::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release, SeqCst};
29
30 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
31 use crate::alloc::handle_alloc_error;
32 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
33 use crate::alloc::{box_free, WriteCloneIntoRaw};
34 use crate::alloc::{AllocError, Allocator, Global, Layout};
35 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
36 use crate::boxed::Box;
37 use crate::rc::is_dangling;
38 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
39 use crate::string::String;
40 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
41 use crate::vec::Vec;
42
43 #[cfg(test)]
44 mod tests;
45
46 /// A soft limit on the amount of references that may be made to an `Arc`.
47 ///
48 /// Going above this limit will abort your program (although not
49 /// necessarily) at _exactly_ `MAX_REFCOUNT + 1` references.
50 const MAX_REFCOUNT: usize = (isize::MAX) as usize;
51
52 #[cfg(not(sanitize = "thread"))]
53 macro_rules! acquire {
54     ($x:expr) => {
55         atomic::fence(Acquire)
56     };
57 }
58
59 // ThreadSanitizer does not support memory fences. To avoid false positive
60 // reports in Arc / Weak implementation use atomic loads for synchronization
61 // instead.
62 #[cfg(sanitize = "thread")]
63 macro_rules! acquire {
64     ($x:expr) => {
65         $x.load(Acquire)
66     };
67 }
68
69 /// A thread-safe reference-counting pointer. 'Arc' stands for 'Atomically
70 /// Reference Counted'.
71 ///
72 /// The type `Arc<T>` provides shared ownership of a value of type `T`,
73 /// allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on `Arc` produces
74 /// a new `Arc` instance, which points to the same allocation on the heap as the
75 /// source `Arc`, while increasing a reference count. When the last `Arc`
76 /// pointer to a given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
77 /// referred to as "inner value") is also dropped.
78 ///
79 /// Shared references in Rust disallow mutation by default, and `Arc` is no
80 /// exception: you cannot generally obtain a mutable reference to something
81 /// inside an `Arc`. If you need to mutate through an `Arc`, use
82 /// [`Mutex`][mutex], [`RwLock`][rwlock], or one of the [`Atomic`][atomic]
83 /// types.
84 ///
85 /// ## Thread Safety
86 ///
87 /// Unlike [`Rc<T>`], `Arc<T>` uses atomic operations for its reference
88 /// counting. This means that it is thread-safe. The disadvantage is that
89 /// atomic operations are more expensive than ordinary memory accesses. If you
90 /// are not sharing reference-counted allocations between threads, consider using
91 /// [`Rc<T>`] for lower overhead. [`Rc<T>`] is a safe default, because the
92 /// compiler will catch any attempt to send an [`Rc<T>`] between threads.
93 /// However, a library might choose `Arc<T>` in order to give library consumers
94 /// more flexibility.
95 ///
96 /// `Arc<T>` will implement [`Send`] and [`Sync`] as long as the `T` implements
97 /// [`Send`] and [`Sync`]. Why can't you put a non-thread-safe type `T` in an
98 /// `Arc<T>` to make it thread-safe? This may be a bit counter-intuitive at
99 /// first: after all, isn't the point of `Arc<T>` thread safety? The key is
100 /// this: `Arc<T>` makes it thread safe to have multiple ownership of the same
101 /// data, but it  doesn't add thread safety to its data. Consider
102 /// <code>Arc<[RefCell\<T>]></code>. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
103 /// [`Send`], <code>Arc<[RefCell\<T>]></code> would be as well. But then we'd have a problem:
104 /// [`RefCell<T>`] is not thread safe; it keeps track of the borrowing count using
105 /// non-atomic operations.
106 ///
107 /// In the end, this means that you may need to pair `Arc<T>` with some sort of
108 /// [`std::sync`] type, usually [`Mutex<T>`][mutex].
109 ///
110 /// ## Breaking cycles with `Weak`
111 ///
112 /// The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
113 /// [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
114 /// to an `Arc`, but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
115 /// already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
116 /// inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
117 /// (the backing store for the value) alive.
118 ///
119 /// A cycle between `Arc` pointers will never be deallocated. For this reason,
120 /// [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have
121 /// strong `Arc` pointers from parent nodes to children, and [`Weak`]
122 /// pointers from children back to their parents.
123 ///
124 /// # Cloning references
125 ///
126 /// Creating a new reference from an existing reference-counted pointer is done using the
127 /// `Clone` trait implemented for [`Arc<T>`][Arc] and [`Weak<T>`][Weak].
128 ///
129 /// ```
130 /// use std::sync::Arc;
131 /// let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
132 /// // The two syntaxes below are equivalent.
133 /// let a = foo.clone();
134 /// let b = Arc::clone(&foo);
135 /// // a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location
136 /// ```
137 ///
138 /// ## `Deref` behavior
139 ///
140 /// `Arc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`][deref] trait),
141 /// so you can call `T`'s methods on a value of type `Arc<T>`. To avoid name
142 /// clashes with `T`'s methods, the methods of `Arc<T>` itself are associated
143 /// functions, called using [fully qualified syntax]:
144 ///
145 /// ```
146 /// use std::sync::Arc;
147 ///
148 /// let my_arc = Arc::new(());
149 /// Arc::downgrade(&my_arc);
150 /// ```
151 ///
152 /// `Arc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
153 /// fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
154 /// while others prefer using method-call syntax.
155 ///
156 /// ```
157 /// use std::sync::Arc;
158 ///
159 /// let arc = Arc::new(());
160 /// // Method-call syntax
161 /// let arc2 = arc.clone();
162 /// // Fully qualified syntax
163 /// let arc3 = Arc::clone(&arc);
164 /// ```
165 ///
166 /// [`Weak<T>`][Weak] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
167 /// already been dropped.
168 ///
169 /// [`Rc<T>`]: crate::rc::Rc
170 /// [clone]: Clone::clone
171 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
172 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
173 /// [atomic]: core::sync::atomic
174 /// [`Send`]: core::marker::Send
175 /// [`Sync`]: core::marker::Sync
176 /// [deref]: core::ops::Deref
177 /// [downgrade]: Arc::downgrade
178 /// [upgrade]: Weak::upgrade
179 /// [RefCell\<T>]: core::cell::RefCell
180 /// [`RefCell<T>`]: core::cell::RefCell
181 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
182 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
183 /// [fully qualified syntax]: https://doc.rust-lang.org/book/ch19-03-advanced-traits.html#fully-qualified-syntax-for-disambiguation-calling-methods-with-the-same-name
184 ///
185 /// # Examples
186 ///
187 /// Sharing some immutable data between threads:
188 ///
189 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
190 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
191 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
192 // tests.
193 /// ```no_run
194 /// use std::sync::Arc;
195 /// use std::thread;
196 ///
197 /// let five = Arc::new(5);
198 ///
199 /// for _ in 0..10 {
200 ///     let five = Arc::clone(&five);
201 ///
202 ///     thread::spawn(move || {
203 ///         println!("{:?}", five);
204 ///     });
205 /// }
206 /// ```
207 ///
208 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
209 ///
210 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize "sync::atomic::AtomicUsize"
211 ///
212 /// ```no_run
213 /// use std::sync::Arc;
214 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
215 /// use std::thread;
216 ///
217 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
218 ///
219 /// for _ in 0..10 {
220 ///     let val = Arc::clone(&val);
221 ///
222 ///     thread::spawn(move || {
223 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
224 ///         println!("{:?}", v);
225 ///     });
226 /// }
227 /// ```
228 ///
229 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
230 /// counting in general.
231 ///
232 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
233 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
234 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
235 pub struct Arc<T: ?Sized> {
236     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
237     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
238 }
239
240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
241 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
242 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
243 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
244
245 #[stable(feature = "catch_unwind", since = "1.9.0")]
246 impl<T: RefUnwindSafe + ?Sized> UnwindSafe for Arc<T> {}
247
248 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
249 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
250
251 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
252 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
253
254 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
255     fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
256         Self { ptr, phantom: PhantomData }
257     }
258
259     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
260         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
261     }
262 }
263
264 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
265 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
266 /// pointer, which returns an <code>[Option]<[Arc]\<T>></code>.
267 ///
268 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
269 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
270 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
271 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
272 /// itself (the backing store) from being deallocated.
273 ///
274 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
275 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
276 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
277 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
278 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
279 /// pointers from children back to their parents.
280 ///
281 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
282 ///
283 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
284 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
285 pub struct Weak<T: ?Sized> {
286     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
287     // but it is not necessarily a valid pointer.
288     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
289     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
290     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
291     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
292     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
293 }
294
295 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
296 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
297 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
298 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
299
300 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
301 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
302 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
303 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
304
305 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
306 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
307     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
308         write!(f, "(Weak)")
309     }
310 }
311
312 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
313 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
314 // inner types.
315 #[repr(C)]
316 struct ArcInner<T: ?Sized> {
317     strong: atomic::AtomicUsize,
318
319     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
320     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
321     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
322     weak: atomic::AtomicUsize,
323
324     data: T,
325 }
326
327 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
328 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
329
330 impl<T> Arc<T> {
331     /// Constructs a new `Arc<T>`.
332     ///
333     /// # Examples
334     ///
335     /// ```
336     /// use std::sync::Arc;
337     ///
338     /// let five = Arc::new(5);
339     /// ```
340     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
341     #[inline]
342     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
343     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
344         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
345         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
346         let x: Box<_> = box ArcInner {
347             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
348             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
349             data,
350         };
351         Self::from_inner(Box::leak(x).into())
352     }
353
354     /// Constructs a new `Arc<T>` using a weak reference to itself. Attempting
355     /// to upgrade the weak reference before this function returns will result
356     /// in a `None` value. However, the weak reference may be cloned freely and
357     /// stored for use at a later time.
358     ///
359     /// # Examples
360     /// ```
361     /// #![feature(arc_new_cyclic)]
362     /// #![allow(dead_code)]
363     ///
364     /// use std::sync::{Arc, Weak};
365     ///
366     /// struct Foo {
367     ///     me: Weak<Foo>,
368     /// }
369     ///
370     /// let foo = Arc::new_cyclic(|me| Foo {
371     ///     me: me.clone(),
372     /// });
373     /// ```
374     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
375     #[inline]
376     #[unstable(feature = "arc_new_cyclic", issue = "75861")]
377     pub fn new_cyclic(data_fn: impl FnOnce(&Weak<T>) -> T) -> Arc<T> {
378         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
379         // weak reference.
380         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box ArcInner {
381             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
382             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
383             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
384         })
385         .into();
386         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
387
388         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
389
390         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
391         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
392         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
393         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
394         // updates to the weak reference count which might not be necessary
395         // otherwise.
396         let data = data_fn(&weak);
397
398         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
399         // reference into a strong reference.
400         unsafe {
401             let inner = init_ptr.as_ptr();
402             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
403
404             // The above write to the data field must be visible to any threads which
405             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
406             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
407             //
408             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
409             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
410             // non-upgradeable `Weak`:
411             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
412             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
413             //
414             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
415             // possible with safe code alone.
416             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
417             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
418         }
419
420         let strong = Arc::from_inner(init_ptr);
421
422         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
423         // so don't run the destructor for our old weak reference.
424         mem::forget(weak);
425         strong
426     }
427
428     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
429     ///
430     /// # Examples
431     ///
432     /// ```
433     /// #![feature(new_uninit)]
434     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
435     ///
436     /// use std::sync::Arc;
437     ///
438     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
439     ///
440     /// let five = unsafe {
441     ///     // Deferred initialization:
442     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
443     ///
444     ///     five.assume_init()
445     /// };
446     ///
447     /// assert_eq!(*five, 5)
448     /// ```
449     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
450     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
451     #[must_use]
452     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
453         unsafe {
454             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
455                 Layout::new::<T>(),
456                 |layout| Global.allocate(layout),
457                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
458             ))
459         }
460     }
461
462     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
463     /// being filled with `0` bytes.
464     ///
465     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
466     /// of this method.
467     ///
468     /// # Examples
469     ///
470     /// ```
471     /// #![feature(new_uninit)]
472     ///
473     /// use std::sync::Arc;
474     ///
475     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
476     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
477     ///
478     /// assert_eq!(*zero, 0)
479     /// ```
480     ///
481     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
482     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
483     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
484     #[must_use]
485     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
486         unsafe {
487             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
488                 Layout::new::<T>(),
489                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
490                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
491             ))
492         }
493     }
494
495     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
496     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
497     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
498     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
499     #[must_use]
500     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
501         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
502     }
503
504     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`, return an error if allocation fails.
505     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
506     #[inline]
507     pub fn try_pin(data: T) -> Result<Pin<Arc<T>>, AllocError> {
508         unsafe { Ok(Pin::new_unchecked(Arc::try_new(data)?)) }
509     }
510
511     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
512     ///
513     /// # Examples
514     ///
515     /// ```
516     /// #![feature(allocator_api)]
517     /// use std::sync::Arc;
518     ///
519     /// let five = Arc::try_new(5)?;
520     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
521     /// ```
522     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
523     #[inline]
524     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
525         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
526         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
527         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
528             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
529             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
530             data,
531         })?;
532         Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into()))
533     }
534
535     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
536     /// if allocation fails.
537     ///
538     /// # Examples
539     ///
540     /// ```
541     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
542     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
543     ///
544     /// use std::sync::Arc;
545     ///
546     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
547     ///
548     /// let five = unsafe {
549     ///     // Deferred initialization:
550     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
551     ///
552     ///     five.assume_init()
553     /// };
554     ///
555     /// assert_eq!(*five, 5);
556     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
557     /// ```
558     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
559     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
560     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
561         unsafe {
562             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
563                 Layout::new::<T>(),
564                 |layout| Global.allocate(layout),
565                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
566             )?))
567         }
568     }
569
570     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
571     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
572     ///
573     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
574     /// of this method.
575     ///
576     /// # Examples
577     ///
578     /// ```
579     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
580     ///
581     /// use std::sync::Arc;
582     ///
583     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
584     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
585     ///
586     /// assert_eq!(*zero, 0);
587     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
588     /// ```
589     ///
590     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
591     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
592     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
593     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
594         unsafe {
595             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
596                 Layout::new::<T>(),
597                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
598                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
599             )?))
600         }
601     }
602     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
603     ///
604     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
605     /// passed in.
606     ///
607     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
608     ///
609     /// # Examples
610     ///
611     /// ```
612     /// use std::sync::Arc;
613     ///
614     /// let x = Arc::new(3);
615     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
616     ///
617     /// let x = Arc::new(4);
618     /// let _y = Arc::clone(&x);
619     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
620     /// ```
621     #[inline]
622     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
623     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
624         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
625             return Err(this);
626         }
627
628         acquire!(this.inner().strong);
629
630         unsafe {
631             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
632
633             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
634             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
635             mem::forget(this);
636
637             Ok(elem)
638         }
639     }
640 }
641
642 impl<T> Arc<[T]> {
643     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
644     ///
645     /// # Examples
646     ///
647     /// ```
648     /// #![feature(new_uninit)]
649     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
650     ///
651     /// use std::sync::Arc;
652     ///
653     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
654     ///
655     /// let values = unsafe {
656     ///     // Deferred initialization:
657     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
658     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
659     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
660     ///
661     ///     values.assume_init()
662     /// };
663     ///
664     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
665     /// ```
666     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
667     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
668     #[must_use]
669     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
670         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
671     }
672
673     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
674     /// filled with `0` bytes.
675     ///
676     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
677     /// incorrect usage of this method.
678     ///
679     /// # Examples
680     ///
681     /// ```
682     /// #![feature(new_uninit)]
683     ///
684     /// use std::sync::Arc;
685     ///
686     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
687     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
688     ///
689     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
690     /// ```
691     ///
692     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
693     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
694     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
695     #[must_use]
696     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
697         unsafe {
698             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
699                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
700                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
701                 |mem| {
702                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
703                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
704                 },
705             ))
706         }
707     }
708 }
709
710 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
711     /// Converts to `Arc<T>`.
712     ///
713     /// # Safety
714     ///
715     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
716     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
717     /// really is in an initialized state.
718     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
719     /// causes immediate undefined behavior.
720     ///
721     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
722     ///
723     /// # Examples
724     ///
725     /// ```
726     /// #![feature(new_uninit)]
727     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
728     ///
729     /// use std::sync::Arc;
730     ///
731     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
732     ///
733     /// let five = unsafe {
734     ///     // Deferred initialization:
735     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
736     ///
737     ///     five.assume_init()
738     /// };
739     ///
740     /// assert_eq!(*five, 5)
741     /// ```
742     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
743     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
744     #[inline]
745     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
746         Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
747     }
748 }
749
750 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
751     /// Converts to `Arc<[T]>`.
752     ///
753     /// # Safety
754     ///
755     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
756     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
757     /// really is in an initialized state.
758     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
759     /// causes immediate undefined behavior.
760     ///
761     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: mem::MaybeUninit::assume_init
762     ///
763     /// # Examples
764     ///
765     /// ```
766     /// #![feature(new_uninit)]
767     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
768     ///
769     /// use std::sync::Arc;
770     ///
771     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
772     ///
773     /// let values = unsafe {
774     ///     // Deferred initialization:
775     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
776     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
777     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
778     ///
779     ///     values.assume_init()
780     /// };
781     ///
782     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
783     /// ```
784     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
785     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
786     #[inline]
787     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
788         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
789     }
790 }
791
792 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
793     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
794     ///
795     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
796     /// [`Arc::from_raw`].
797     ///
798     /// # Examples
799     ///
800     /// ```
801     /// use std::sync::Arc;
802     ///
803     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
804     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
805     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
806     /// ```
807     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
808     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
809         let ptr = Self::as_ptr(&this);
810         mem::forget(this);
811         ptr
812     }
813
814     /// Provides a raw pointer to the data.
815     ///
816     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
817     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
818     ///
819     /// # Examples
820     ///
821     /// ```
822     /// use std::sync::Arc;
823     ///
824     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
825     /// let y = Arc::clone(&x);
826     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
827     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
828     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
829     /// ```
830     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
831     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
832         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
833
834         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
835         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
836         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
837         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
838     }
839
840     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
841     ///
842     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
843     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
844     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
845     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
846     /// basically like transmuting references of different types. See
847     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
848     /// restrictions apply in this case.
849     ///
850     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
851     /// dropped once.
852     ///
853     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
854     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
855     ///
856     /// [into_raw]: Arc::into_raw
857     /// [transmute]: core::mem::transmute
858     ///
859     /// # Examples
860     ///
861     /// ```
862     /// use std::sync::Arc;
863     ///
864     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
865     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
866     ///
867     /// unsafe {
868     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
869     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
870     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
871     ///
872     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
873     /// }
874     ///
875     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
876     /// ```
877     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
878     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
879         unsafe {
880             let offset = data_offset(ptr);
881
882             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
883             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
884
885             Self::from_ptr(arc_ptr)
886         }
887     }
888
889     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
890     ///
891     /// # Examples
892     ///
893     /// ```
894     /// use std::sync::Arc;
895     ///
896     /// let five = Arc::new(5);
897     ///
898     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
899     /// ```
900     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
901     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
902         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
903         // below.
904         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
905
906         loop {
907             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
908             if cur == usize::MAX {
909                 hint::spin_loop();
910                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
911                 continue;
912             }
913
914             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
915             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
916             // to deal with overflow.
917
918             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
919             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
920             // events prior to that write happen before this read.
921             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
922                 Ok(_) => {
923                     // Make sure we do not create a dangling Weak
924                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
925                     return Weak { ptr: this.ptr };
926                 }
927                 Err(old) => cur = old,
928             }
929         }
930     }
931
932     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
933     ///
934     /// # Safety
935     ///
936     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
937     /// Another thread can change the weak count at any time,
938     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
939     ///
940     /// # Examples
941     ///
942     /// ```
943     /// use std::sync::Arc;
944     ///
945     /// let five = Arc::new(5);
946     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
947     ///
948     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
949     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
950     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
951     /// ```
952     #[inline]
953     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
954     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
955         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
956         // If the weak count is currently locked, the value of the
957         // count was 0 just before taking the lock.
958         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
959     }
960
961     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
962     ///
963     /// # Safety
964     ///
965     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
966     /// Another thread can change the strong count at any time,
967     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
968     ///
969     /// # Examples
970     ///
971     /// ```
972     /// use std::sync::Arc;
973     ///
974     /// let five = Arc::new(5);
975     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
976     ///
977     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
978     /// // the `Arc` between threads.
979     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
980     /// ```
981     #[inline]
982     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
983     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
984         this.inner().strong.load(SeqCst)
985     }
986
987     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
988     /// provided pointer by one.
989     ///
990     /// # Safety
991     ///
992     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
993     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
994     /// least 1) for the duration of this method.
995     ///
996     /// # Examples
997     ///
998     /// ```
999     /// use std::sync::Arc;
1000     ///
1001     /// let five = Arc::new(5);
1002     ///
1003     /// unsafe {
1004     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1005     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1006     ///
1007     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
1008     ///     // the `Arc` between threads.
1009     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1010     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1011     /// }
1012     /// ```
1013     #[inline]
1014     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1015     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
1016         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
1017         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1018         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1019         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1020     }
1021
1022     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1023     /// provided pointer by one.
1024     ///
1025     /// # Safety
1026     ///
1027     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1028     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1029     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1030     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1031     /// released.
1032     ///
1033     /// # Examples
1034     ///
1035     /// ```
1036     /// use std::sync::Arc;
1037     ///
1038     /// let five = Arc::new(5);
1039     ///
1040     /// unsafe {
1041     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1042     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1043     ///
1044     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1045     ///     // the `Arc` between threads.
1046     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1047     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1048     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1049     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1050     /// }
1051     /// ```
1052     #[inline]
1053     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1054     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1055         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1056     }
1057
1058     #[inline]
1059     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1060         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1061         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1062         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1063         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1064         // contents.
1065         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1066     }
1067
1068     // Non-inlined part of `drop`.
1069     #[inline(never)]
1070     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1071         // Destroy the data at this time, even though we must not free the box
1072         // allocation itself (there might still be weak pointers lying around).
1073         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1074
1075         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1076         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1077     }
1078
1079     #[inline]
1080     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1081     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1082     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1083     ///
1084     /// # Examples
1085     ///
1086     /// ```
1087     /// use std::sync::Arc;
1088     ///
1089     /// let five = Arc::new(5);
1090     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1091     /// let other_five = Arc::new(5);
1092     ///
1093     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1094     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1095     /// ```
1096     ///
1097     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1098     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1099         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1100     }
1101 }
1102
1103 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1104     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1105     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1106     ///
1107     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1108     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1109     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1110     unsafe fn allocate_for_layout(
1111         value_layout: Layout,
1112         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1113         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1114     ) -> *mut ArcInner<T> {
1115         // Calculate layout using the given value layout.
1116         // Previously, layout was calculated on the expression
1117         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1118         // reference (see #54908).
1119         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1120         unsafe {
1121             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1122                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1123         }
1124     }
1125
1126     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1127     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1128     /// returning an error if allocation fails.
1129     ///
1130     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1131     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1132     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1133         value_layout: Layout,
1134         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1135         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1136     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1137         // Calculate layout using the given value layout.
1138         // Previously, layout was calculated on the expression
1139         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1140         // reference (see #54908).
1141         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1142
1143         let ptr = allocate(layout)?;
1144
1145         // Initialize the ArcInner
1146         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1147         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1148
1149         unsafe {
1150             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1151             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1152         }
1153
1154         Ok(inner)
1155     }
1156
1157     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1158     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1159     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1160         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1161         unsafe {
1162             Self::allocate_for_layout(
1163                 Layout::for_value(&*ptr),
1164                 |layout| Global.allocate(layout),
1165                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1166             )
1167         }
1168     }
1169
1170     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1171     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1172         unsafe {
1173             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1174             let bptr = box_unique.as_ptr();
1175
1176             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1177             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1178
1179             // Copy value as bytes
1180             ptr::copy_nonoverlapping(
1181                 bptr as *const T as *const u8,
1182                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1183                 value_size,
1184             );
1185
1186             // Free the allocation without dropping its contents
1187             box_free(box_unique, alloc);
1188
1189             Self::from_ptr(ptr)
1190         }
1191     }
1192 }
1193
1194 impl<T> Arc<[T]> {
1195     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1196     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1197     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1198         unsafe {
1199             Self::allocate_for_layout(
1200                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1201                 |layout| Global.allocate(layout),
1202                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1203             )
1204         }
1205     }
1206
1207     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1208     ///
1209     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1210     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1211     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1212         unsafe {
1213             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1214
1215             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1216
1217             Self::from_ptr(ptr)
1218         }
1219     }
1220
1221     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1222     ///
1223     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1224     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1225     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1226         // Panic guard while cloning T elements.
1227         // In the event of a panic, elements that have been written
1228         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1229         struct Guard<T> {
1230             mem: NonNull<u8>,
1231             elems: *mut T,
1232             layout: Layout,
1233             n_elems: usize,
1234         }
1235
1236         impl<T> Drop for Guard<T> {
1237             fn drop(&mut self) {
1238                 unsafe {
1239                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1240                     ptr::drop_in_place(slice);
1241
1242                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1243                 }
1244             }
1245         }
1246
1247         unsafe {
1248             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1249
1250             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1251             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1252
1253             // Pointer to first element
1254             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1255
1256             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1257
1258             for (i, item) in iter.enumerate() {
1259                 ptr::write(elems.add(i), item);
1260                 guard.n_elems += 1;
1261             }
1262
1263             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1264             mem::forget(guard);
1265
1266             Self::from_ptr(ptr)
1267         }
1268     }
1269 }
1270
1271 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1272 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1273 trait ArcFromSlice<T> {
1274     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1275 }
1276
1277 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1278 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1279     #[inline]
1280     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1281         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1282     }
1283 }
1284
1285 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1286 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1287     #[inline]
1288     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1289         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1290     }
1291 }
1292
1293 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1294 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1295     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1296     ///
1297     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1298     /// strong reference count.
1299     ///
1300     /// # Examples
1301     ///
1302     /// ```
1303     /// use std::sync::Arc;
1304     ///
1305     /// let five = Arc::new(5);
1306     ///
1307     /// let _ = Arc::clone(&five);
1308     /// ```
1309     #[inline]
1310     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1311         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1312         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1313         // the object.
1314         //
1315         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1316         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1317         // references to an object can only be formed from an existing
1318         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1319         // another must already provide any required synchronization.
1320         //
1321         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1322         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1323
1324         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1325         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1326         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1327         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1328         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1329         // any realistic program.
1330         //
1331         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1332         // don't care to support it.
1333         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1334             abort();
1335         }
1336
1337         Self::from_inner(self.ptr)
1338     }
1339 }
1340
1341 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1342 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1343     type Target = T;
1344
1345     #[inline]
1346     fn deref(&self) -> &T {
1347         &self.inner().data
1348     }
1349 }
1350
1351 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1352 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1353
1354 impl<T: Clone> Arc<T> {
1355     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1356     ///
1357     /// If there are other `Arc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
1358     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
1359     /// referred to as clone-on-write.
1360     ///
1361     /// However, if there are no other `Arc` pointers to this allocation, but some [`Weak`]
1362     /// pointers, then the [`Weak`] pointers will be disassociated and the inner value will not
1363     /// be cloned.
1364     ///
1365     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning the inner value
1366     /// or diassociating [`Weak`] pointers.
1367     ///
1368     /// [`clone`]: Clone::clone
1369     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1370     ///
1371     /// # Examples
1372     ///
1373     /// ```
1374     /// use std::sync::Arc;
1375     ///
1376     /// let mut data = Arc::new(5);
1377     ///
1378     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1379     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1380     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1381     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1382     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1383     ///
1384     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1385     /// assert_eq!(*data, 8);
1386     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1387     /// ```
1388     ///
1389     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
1390     ///
1391     /// ```
1392     /// use std::sync::Arc;
1393     ///
1394     /// let mut data = Arc::new(75);
1395     /// let weak = Arc::downgrade(&data);
1396     ///
1397     /// assert!(75 == *data);
1398     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
1399     ///
1400     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;
1401     ///
1402     /// assert!(76 == *data);
1403     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
1404     /// ```
1405     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1406     #[inline]
1407     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1408     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1409         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1410         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1411         // the memory to be deallocated.
1412         //
1413         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1414         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1415         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1416         // deallocated.
1417         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1418             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1419             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1420             let mut arc = Self::new_uninit();
1421             unsafe {
1422                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1423                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1424                 *this = arc.assume_init();
1425             }
1426         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1427             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1428             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1429             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1430
1431             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1432             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1433             // invalidate the other weak refs.
1434
1435             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1436             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1437             // locked by a thread with a strong reference.
1438
1439             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1440             // up the ArcInner as needed.
1441             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1442
1443             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1444             let mut arc = Self::new_uninit();
1445             unsafe {
1446                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1447                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1448                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1449             }
1450         } else {
1451             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1452             // strong ref count.
1453             this.inner().strong.store(1, Release);
1454         }
1455
1456         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1457         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1458         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1459     }
1460 }
1461
1462 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1463     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1464     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1465     ///
1466     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1467     /// mutate a shared value.
1468     ///
1469     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1470     /// the inner value when there are other `Arc` pointers.
1471     ///
1472     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1473     /// [clone]: Clone::clone
1474     ///
1475     /// # Examples
1476     ///
1477     /// ```
1478     /// use std::sync::Arc;
1479     ///
1480     /// let mut x = Arc::new(3);
1481     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1482     /// assert_eq!(*x, 4);
1483     ///
1484     /// let _y = Arc::clone(&x);
1485     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1486     /// ```
1487     #[inline]
1488     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1489     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1490         if this.is_unique() {
1491             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1492             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1493             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1494             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1495             // reference to the inner data.
1496             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1497         } else {
1498             None
1499         }
1500     }
1501
1502     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1503     /// without any check.
1504     ///
1505     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1506     ///
1507     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1508     ///
1509     /// # Safety
1510     ///
1511     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1512     /// for the duration of the returned borrow.
1513     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1514     /// for example immediately after `Arc::new`.
1515     ///
1516     /// # Examples
1517     ///
1518     /// ```
1519     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1520     ///
1521     /// use std::sync::Arc;
1522     ///
1523     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1524     /// unsafe {
1525     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1526     /// }
1527     /// assert_eq!(*x, "foo");
1528     /// ```
1529     #[inline]
1530     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1531     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1532         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1533         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1534         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1535     }
1536
1537     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1538     /// the underlying data.
1539     ///
1540     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1541     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1542         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1543         // holder.
1544         //
1545         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1546         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1547         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1548         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1549         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1550             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1551             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1552             // is being dropped.
1553             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1554
1555             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1556             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1557             // after the write.
1558             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1559             unique
1560         } else {
1561             false
1562         }
1563     }
1564 }
1565
1566 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1567 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1568     /// Drops the `Arc`.
1569     ///
1570     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1571     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1572     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1573     ///
1574     /// # Examples
1575     ///
1576     /// ```
1577     /// use std::sync::Arc;
1578     ///
1579     /// struct Foo;
1580     ///
1581     /// impl Drop for Foo {
1582     ///     fn drop(&mut self) {
1583     ///         println!("dropped!");
1584     ///     }
1585     /// }
1586     ///
1587     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1588     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1589     ///
1590     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1591     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1592     /// ```
1593     #[inline]
1594     fn drop(&mut self) {
1595         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1596         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1597         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1598         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1599             return;
1600         }
1601
1602         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1603         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1604         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1605         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1606         // count, which happens before this fence, which happens before the
1607         // deletion of the data.
1608         //
1609         // As explained in the [Boost documentation][1],
1610         //
1611         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1612         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1613         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1614         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1615         // > through this reference must obviously happened before), and an
1616         // > "acquire" operation before deleting the object.
1617         //
1618         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1619         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1620         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1621         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1622         // running in thread B.
1623         //
1624         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1625         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1626         // situations. See [2].
1627         //
1628         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1629         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1630         acquire!(self.inner().strong);
1631
1632         unsafe {
1633             self.drop_slow();
1634         }
1635     }
1636 }
1637
1638 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1639     #[inline]
1640     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1641     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1642     ///
1643     /// # Examples
1644     ///
1645     /// ```
1646     /// use std::any::Any;
1647     /// use std::sync::Arc;
1648     ///
1649     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1650     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1651     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1652     ///     }
1653     /// }
1654     ///
1655     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1656     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1657     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1658     /// ```
1659     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1660     where
1661         T: Any + Send + Sync + 'static,
1662     {
1663         if (*self).is::<T>() {
1664             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1665             mem::forget(self);
1666             Ok(Arc::from_inner(ptr))
1667         } else {
1668             Err(self)
1669         }
1670     }
1671 }
1672
1673 impl<T> Weak<T> {
1674     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1675     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1676     ///
1677     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1678     ///
1679     /// # Examples
1680     ///
1681     /// ```
1682     /// use std::sync::Weak;
1683     ///
1684     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1685     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1686     /// ```
1687     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1688     #[must_use]
1689     pub fn new() -> Weak<T> {
1690         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1691     }
1692 }
1693
1694 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1695 /// making any assertions about the data field.
1696 struct WeakInner<'a> {
1697     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1698     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1699 }
1700
1701 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1702     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1703     ///
1704     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1705     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1706     ///
1707     /// # Examples
1708     ///
1709     /// ```
1710     /// use std::sync::Arc;
1711     /// use std::ptr;
1712     ///
1713     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1714     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1715     /// // Both point to the same object
1716     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1717     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1718     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1719     ///
1720     /// drop(strong);
1721     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1722     /// // undefined behaviour.
1723     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1724     /// ```
1725     ///
1726     /// [`null`]: core::ptr::null "ptr::null"
1727     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1728     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1729         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1730
1731         if is_dangling(ptr) {
1732             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1733             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1734             ptr as *const T
1735         } else {
1736             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1737             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1738             // so use raw pointer manipulation.
1739             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1740         }
1741     }
1742
1743     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1744     ///
1745     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1746     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1747     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1748     ///
1749     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1750     /// [`as_ptr`] apply.
1751     ///
1752     /// # Examples
1753     ///
1754     /// ```
1755     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1756     ///
1757     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1758     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1759     /// let raw = weak.into_raw();
1760     ///
1761     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1762     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1763     ///
1764     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1765     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1766     /// ```
1767     ///
1768     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1769     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1770     #[must_use = "`self` will be dropped if the result is not used"]
1771     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1772     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1773         let result = self.as_ptr();
1774         mem::forget(self);
1775         result
1776     }
1777
1778     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1779     ///
1780     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1781     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1782     ///
1783     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1784     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1785     ///
1786     /// # Safety
1787     ///
1788     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1789     /// weak reference.
1790     ///
1791     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1792     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1793     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1794     /// call to [`into_raw`].
1795     /// # Examples
1796     ///
1797     /// ```
1798     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1799     ///
1800     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1801     ///
1802     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1803     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1804     ///
1805     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1806     ///
1807     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1808     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1809     ///
1810     /// drop(strong);
1811     ///
1812     /// // Decrement the last weak count.
1813     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1814     /// ```
1815     ///
1816     /// [`new`]: Weak::new
1817     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1818     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1819     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1820     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1821         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1822
1823         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1824             // This is a dangling Weak.
1825             ptr as *mut ArcInner<T>
1826         } else {
1827             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1828             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1829             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1830             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1831             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1832             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1833         };
1834
1835         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1836         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1837     }
1838 }
1839
1840 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1841     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1842     /// dropping of the inner value if successful.
1843     ///
1844     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1845     ///
1846     /// # Examples
1847     ///
1848     /// ```
1849     /// use std::sync::Arc;
1850     ///
1851     /// let five = Arc::new(5);
1852     ///
1853     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1854     ///
1855     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1856     /// assert!(strong_five.is_some());
1857     ///
1858     /// // Destroy all strong pointers.
1859     /// drop(strong_five);
1860     /// drop(five);
1861     ///
1862     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1863     /// ```
1864     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1865     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1866         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1867         // fetch_add as this function should never take the reference count
1868         // from zero to one.
1869         let inner = self.inner()?;
1870
1871         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1872         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1873         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1874         // confirmed via the CAS below.
1875         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1876
1877         loop {
1878             if n == 0 {
1879                 return None;
1880             }
1881
1882             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1883             if n > MAX_REFCOUNT {
1884                 abort();
1885             }
1886
1887             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1888             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1889             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1890             // expect to observe the fully initialized value.
1891             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1892                 Ok(_) => return Some(Arc::from_inner(self.ptr)), // null checked above
1893                 Err(old) => n = old,
1894             }
1895         }
1896     }
1897
1898     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1899     ///
1900     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1901     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1902     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1903         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1904     }
1905
1906     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1907     /// allocation.
1908     ///
1909     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1910     /// strong pointers, this will return 0.
1911     ///
1912     /// # Accuracy
1913     ///
1914     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1915     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1916     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1917     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1918     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1919         self.inner()
1920             .map(|inner| {
1921                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1922                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1923                 if strong == 0 {
1924                     0
1925                 } else {
1926                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1927                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1928                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1929                     // was still around when we observed the weak count, and can
1930                     // therefore safely subtract it.
1931                     weak - 1
1932                 }
1933             })
1934             .unwrap_or(0)
1935     }
1936
1937     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1938     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1939     #[inline]
1940     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1941         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1942             None
1943         } else {
1944             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1945             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1946             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1947             Some(unsafe {
1948                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1949                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1950             })
1951         }
1952     }
1953
1954     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1955     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1956     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1957     ///
1958     /// # Notes
1959     ///
1960     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1961     /// other, even though they don't point to any allocation.
1962     ///
1963     /// # Examples
1964     ///
1965     /// ```
1966     /// use std::sync::Arc;
1967     ///
1968     /// let first_rc = Arc::new(5);
1969     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1970     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1971     ///
1972     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1973     ///
1974     /// let third_rc = Arc::new(5);
1975     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1976     ///
1977     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1978     /// ```
1979     ///
1980     /// Comparing `Weak::new`.
1981     ///
1982     /// ```
1983     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1984     ///
1985     /// let first = Weak::new();
1986     /// let second = Weak::new();
1987     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1988     ///
1989     /// let third_rc = Arc::new(());
1990     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1991     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1992     /// ```
1993     ///
1994     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq "ptr::eq"
1995     #[inline]
1996     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1997     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1998         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1999     }
2000 }
2001
2002 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2003 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
2004     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
2005     ///
2006     /// # Examples
2007     ///
2008     /// ```
2009     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2010     ///
2011     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
2012     ///
2013     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
2014     /// ```
2015     #[inline]
2016     fn clone(&self) -> Weak<T> {
2017         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
2018             inner
2019         } else {
2020             return Weak { ptr: self.ptr };
2021         };
2022         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
2023         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
2024         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
2025         // running this code in that case).
2026         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
2027
2028         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
2029         if old_size > MAX_REFCOUNT {
2030             abort();
2031         }
2032
2033         Weak { ptr: self.ptr }
2034     }
2035 }
2036
2037 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2038 impl<T> Default for Weak<T> {
2039     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2040     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2041     /// gives [`None`].
2042     ///
2043     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2044     ///
2045     /// # Examples
2046     ///
2047     /// ```
2048     /// use std::sync::Weak;
2049     ///
2050     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2051     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2052     /// ```
2053     fn default() -> Weak<T> {
2054         Weak::new()
2055     }
2056 }
2057
2058 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2059 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2060     /// Drops the `Weak` pointer.
2061     ///
2062     /// # Examples
2063     ///
2064     /// ```
2065     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2066     ///
2067     /// struct Foo;
2068     ///
2069     /// impl Drop for Foo {
2070     ///     fn drop(&mut self) {
2071     ///         println!("dropped!");
2072     ///     }
2073     /// }
2074     ///
2075     /// let foo = Arc::new(Foo);
2076     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2077     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2078     ///
2079     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2080     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2081     ///
2082     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2083     /// ```
2084     fn drop(&mut self) {
2085         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2086         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2087         // the memory orderings
2088         //
2089         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2090         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2091         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2092         // ref, which can only happen after the lock is released.
2093         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2094
2095         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2096             acquire!(inner.weak);
2097             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2098         }
2099     }
2100 }
2101
2102 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2103 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2104     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2105     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2106 }
2107
2108 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2109 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2110     #[inline]
2111     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2112         **self == **other
2113     }
2114     #[inline]
2115     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2116         **self != **other
2117     }
2118 }
2119
2120 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2121 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2122 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2123 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2124 /// the same value, than two `&T`s.
2125 ///
2126 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2127 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2128 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2129     #[inline]
2130     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2131         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2132     }
2133
2134     #[inline]
2135     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2136         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2137     }
2138 }
2139
2140 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2141 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2142     /// Equality for two `Arc`s.
2143     ///
2144     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2145     /// stored in different allocation.
2146     ///
2147     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2148     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2149     ///
2150     /// # Examples
2151     ///
2152     /// ```
2153     /// use std::sync::Arc;
2154     ///
2155     /// let five = Arc::new(5);
2156     ///
2157     /// assert!(five == Arc::new(5));
2158     /// ```
2159     #[inline]
2160     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2161         ArcEqIdent::eq(self, other)
2162     }
2163
2164     /// Inequality for two `Arc`s.
2165     ///
2166     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2167     ///
2168     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2169     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2170     ///
2171     /// # Examples
2172     ///
2173     /// ```
2174     /// use std::sync::Arc;
2175     ///
2176     /// let five = Arc::new(5);
2177     ///
2178     /// assert!(five != Arc::new(6));
2179     /// ```
2180     #[inline]
2181     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2182         ArcEqIdent::ne(self, other)
2183     }
2184 }
2185
2186 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2187 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2188     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2189     ///
2190     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2191     ///
2192     /// # Examples
2193     ///
2194     /// ```
2195     /// use std::sync::Arc;
2196     /// use std::cmp::Ordering;
2197     ///
2198     /// let five = Arc::new(5);
2199     ///
2200     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2201     /// ```
2202     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2203         (**self).partial_cmp(&**other)
2204     }
2205
2206     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2207     ///
2208     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2209     ///
2210     /// # Examples
2211     ///
2212     /// ```
2213     /// use std::sync::Arc;
2214     ///
2215     /// let five = Arc::new(5);
2216     ///
2217     /// assert!(five < Arc::new(6));
2218     /// ```
2219     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2220         *(*self) < *(*other)
2221     }
2222
2223     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2224     ///
2225     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2226     ///
2227     /// # Examples
2228     ///
2229     /// ```
2230     /// use std::sync::Arc;
2231     ///
2232     /// let five = Arc::new(5);
2233     ///
2234     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2235     /// ```
2236     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2237         *(*self) <= *(*other)
2238     }
2239
2240     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2241     ///
2242     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2243     ///
2244     /// # Examples
2245     ///
2246     /// ```
2247     /// use std::sync::Arc;
2248     ///
2249     /// let five = Arc::new(5);
2250     ///
2251     /// assert!(five > Arc::new(4));
2252     /// ```
2253     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2254         *(*self) > *(*other)
2255     }
2256
2257     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2258     ///
2259     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2260     ///
2261     /// # Examples
2262     ///
2263     /// ```
2264     /// use std::sync::Arc;
2265     ///
2266     /// let five = Arc::new(5);
2267     ///
2268     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2269     /// ```
2270     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2271         *(*self) >= *(*other)
2272     }
2273 }
2274 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2275 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2276     /// Comparison for two `Arc`s.
2277     ///
2278     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2279     ///
2280     /// # Examples
2281     ///
2282     /// ```
2283     /// use std::sync::Arc;
2284     /// use std::cmp::Ordering;
2285     ///
2286     /// let five = Arc::new(5);
2287     ///
2288     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2289     /// ```
2290     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2291         (**self).cmp(&**other)
2292     }
2293 }
2294 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2295 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2296
2297 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2298 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2299     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2300         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2301     }
2302 }
2303
2304 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2305 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2306     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2307         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2308     }
2309 }
2310
2311 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2312 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2313     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2314         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2315     }
2316 }
2317
2318 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2319 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2320 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2321     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2322     ///
2323     /// # Examples
2324     ///
2325     /// ```
2326     /// use std::sync::Arc;
2327     ///
2328     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2329     /// assert_eq!(*x, 0);
2330     /// ```
2331     fn default() -> Arc<T> {
2332         Arc::new(Default::default())
2333     }
2334 }
2335
2336 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2337 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2338     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2339         (**self).hash(state)
2340     }
2341 }
2342
2343 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2344 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2345 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2346     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2347     ///
2348     /// The conversion moves the value into a
2349     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2350     /// calling `Arc::new(t)`.
2351     ///
2352     /// # Example
2353     /// ```rust
2354     /// # use std::sync::Arc;
2355     /// let x = 5;
2356     /// let arc = Arc::new(5);
2357     ///
2358     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2359     /// ```
2360     fn from(t: T) -> Self {
2361         Arc::new(t)
2362     }
2363 }
2364
2365 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2366 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2367 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2368     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2369     ///
2370     /// # Example
2371     ///
2372     /// ```
2373     /// # use std::sync::Arc;
2374     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2375     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2376     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2377     /// ```
2378     #[inline]
2379     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2380         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2381     }
2382 }
2383
2384 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2385 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2386 impl From<&str> for Arc<str> {
2387     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2388     ///
2389     /// # Example
2390     ///
2391     /// ```
2392     /// # use std::sync::Arc;
2393     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2394     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2395     /// ```
2396     #[inline]
2397     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2398         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2399         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2400     }
2401 }
2402
2403 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2404 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2405 impl From<String> for Arc<str> {
2406     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2407     ///
2408     /// # Example
2409     ///
2410     /// ```
2411     /// # use std::sync::Arc;
2412     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2413     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2414     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2415     /// ```
2416     #[inline]
2417     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2418         Arc::from(&v[..])
2419     }
2420 }
2421
2422 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2423 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2424 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2425     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2426     ///
2427     /// # Example
2428     ///
2429     /// ```
2430     /// # use std::sync::Arc;
2431     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2432     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2433     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2434     /// ```
2435     #[inline]
2436     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2437         Arc::from_box(v)
2438     }
2439 }
2440
2441 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2442 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2443 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2444     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2445     ///
2446     /// # Example
2447     ///
2448     /// ```
2449     /// # use std::sync::Arc;
2450     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2451     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2452     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2453     /// ```
2454     #[inline]
2455     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2456         unsafe {
2457             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2458
2459             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2460             v.set_len(0);
2461
2462             arc
2463         }
2464     }
2465 }
2466
2467 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2468 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2469 where
2470     B: ToOwned + ?Sized,
2471     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2472 {
2473     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2474     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2475     ///
2476     /// # Example
2477     ///
2478     /// ```rust
2479     /// # use std::sync::Arc;
2480     /// # use std::borrow::Cow;
2481     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2482     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2483     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2484     /// ```
2485     #[inline]
2486     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2487         match cow {
2488             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2489             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2490         }
2491     }
2492 }
2493
2494 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2495 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2496     type Error = Arc<[T]>;
2497
2498     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2499         if boxed_slice.len() == N {
2500             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2501         } else {
2502             Err(boxed_slice)
2503         }
2504     }
2505 }
2506
2507 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2508 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2509 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2510     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2511     ///
2512     /// # Performance characteristics
2513     ///
2514     /// ## The general case
2515     ///
2516     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2517     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2518     ///
2519     /// ```rust
2520     /// # use std::sync::Arc;
2521     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2522     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2523     /// ```
2524     ///
2525     /// this behaves as if we wrote:
2526     ///
2527     /// ```rust
2528     /// # use std::sync::Arc;
2529     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2530     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2531     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2532     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2533     /// ```
2534     ///
2535     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2536     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2537     ///
2538     /// ## Iterators of known length
2539     ///
2540     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2541     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2542     ///
2543     /// ```rust
2544     /// # use std::sync::Arc;
2545     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2546     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2547     /// ```
2548     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2549         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2550     }
2551 }
2552
2553 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2554 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2555     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2556 }
2557
2558 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2559 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2560     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2561         self.collect::<Vec<T>>().into()
2562     }
2563 }
2564
2565 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2566 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2567     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2568         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2569         let (low, high) = self.size_hint();
2570         if let Some(high) = high {
2571             debug_assert_eq!(
2572                 low,
2573                 high,
2574                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2575                 (low, high)
2576             );
2577
2578             unsafe {
2579                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2580                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2581             }
2582         } else {
2583             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2584             // length exceeding `usize::MAX`.
2585             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2586             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2587             panic!("capacity overflow");
2588         }
2589     }
2590 }
2591
2592 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2593 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2594     fn borrow(&self) -> &T {
2595         &**self
2596     }
2597 }
2598
2599 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2600 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2601     fn as_ref(&self) -> &T {
2602         &**self
2603     }
2604 }
2605
2606 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2607 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2608
2609 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2610 ///
2611 /// # Safety
2612 ///
2613 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2614 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2615 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2616     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2617     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2618     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2619     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2620     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2621     // detail of the language that must not be relied upon outside of std.
2622     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2623 }
2624
2625 #[inline]
2626 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2627     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2628     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2629 }