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