]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/alloc/src/sync.rs
Auto merge of #86825 - ehuss:update-cargo, r=ehuss
[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 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
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 /// `Arc<`[`RefCell<T>`]`>`. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
103 /// [`Send`], `Arc<`[`RefCell<T>`]`>` 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 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
181 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
182 /// [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
183 ///
184 /// # Examples
185 ///
186 /// Sharing some immutable data between threads:
187 ///
188 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
189 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
190 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
191 // tests.
192 /// ```no_run
193 /// use std::sync::Arc;
194 /// use std::thread;
195 ///
196 /// let five = Arc::new(5);
197 ///
198 /// for _ in 0..10 {
199 ///     let five = Arc::clone(&five);
200 ///
201 ///     thread::spawn(move || {
202 ///         println!("{:?}", five);
203 ///     });
204 /// }
205 /// ```
206 ///
207 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
208 ///
209 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize
210 ///
211 /// ```no_run
212 /// use std::sync::Arc;
213 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
214 /// use std::thread;
215 ///
216 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
217 ///
218 /// for _ in 0..10 {
219 ///     let val = Arc::clone(&val);
220 ///
221 ///     thread::spawn(move || {
222 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
223 ///         println!("{:?}", v);
224 ///     });
225 /// }
226 /// ```
227 ///
228 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
229 /// counting in general.
230 ///
231 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
232 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
233 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
234 pub struct Arc<T: ?Sized> {
235     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
236     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
237 }
238
239 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
240 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
241 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
242 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
243
244 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
245 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
246
247 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
248 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
249
250 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
251     fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
252         Self { ptr, phantom: PhantomData }
253     }
254
255     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
256         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
257     }
258 }
259
260 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
261 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
262 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Arc`]`<T>>`.
263 ///
264 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
265 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
266 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
267 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
268 /// itself (the backing store) from being deallocated.
269 ///
270 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
271 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
272 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
273 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
274 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
275 /// pointers from children back to their parents.
276 ///
277 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
278 ///
279 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
280 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
281 pub struct Weak<T: ?Sized> {
282     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
283     // but it is not necessarily a valid pointer.
284     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
285     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
286     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
287     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
288     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
289 }
290
291 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
292 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
293 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
294 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
295
296 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
297 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
298 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
299 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
300
301 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
302 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
303     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
304         write!(f, "(Weak)")
305     }
306 }
307
308 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
309 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
310 // inner types.
311 #[repr(C)]
312 struct ArcInner<T: ?Sized> {
313     strong: atomic::AtomicUsize,
314
315     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
316     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
317     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
318     weak: atomic::AtomicUsize,
319
320     data: T,
321 }
322
323 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
324 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
325
326 impl<T> Arc<T> {
327     /// Constructs a new `Arc<T>`.
328     ///
329     /// # Examples
330     ///
331     /// ```
332     /// use std::sync::Arc;
333     ///
334     /// let five = Arc::new(5);
335     /// ```
336     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
337     #[inline]
338     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
339     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
340         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
341         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
342         let x: Box<_> = box ArcInner {
343             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
344             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
345             data,
346         };
347         Self::from_inner(Box::leak(x).into())
348     }
349
350     /// Constructs a new `Arc<T>` using a weak reference to itself. Attempting
351     /// to upgrade the weak reference before this function returns will result
352     /// in a `None` value. However, the weak reference may be cloned freely and
353     /// stored for use at a later time.
354     ///
355     /// # Examples
356     /// ```
357     /// #![feature(arc_new_cyclic)]
358     /// #![allow(dead_code)]
359     ///
360     /// use std::sync::{Arc, Weak};
361     ///
362     /// struct Foo {
363     ///     me: Weak<Foo>,
364     /// }
365     ///
366     /// let foo = Arc::new_cyclic(|me| Foo {
367     ///     me: me.clone(),
368     /// });
369     /// ```
370     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
371     #[inline]
372     #[unstable(feature = "arc_new_cyclic", issue = "75861")]
373     pub fn new_cyclic(data_fn: impl FnOnce(&Weak<T>) -> T) -> Arc<T> {
374         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
375         // weak reference.
376         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box ArcInner {
377             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
378             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
379             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
380         })
381         .into();
382         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
383
384         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
385
386         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
387         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
388         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
389         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
390         // updates to the weak reference count which might not be necessary
391         // otherwise.
392         let data = data_fn(&weak);
393
394         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
395         // reference into a strong reference.
396         unsafe {
397             let inner = init_ptr.as_ptr();
398             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
399
400             // The above write to the data field must be visible to any threads which
401             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
402             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
403             //
404             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
405             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
406             // non-upgradeable `Weak`:
407             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
408             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
409             //
410             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
411             // possible with safe code alone.
412             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
413             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
414         }
415
416         let strong = Arc::from_inner(init_ptr);
417
418         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
419         // so don't run the destructor for our old weak reference.
420         mem::forget(weak);
421         strong
422     }
423
424     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
425     ///
426     /// # Examples
427     ///
428     /// ```
429     /// #![feature(new_uninit)]
430     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
431     ///
432     /// use std::sync::Arc;
433     ///
434     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
435     ///
436     /// let five = unsafe {
437     ///     // Deferred initialization:
438     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
439     ///
440     ///     five.assume_init()
441     /// };
442     ///
443     /// assert_eq!(*five, 5)
444     /// ```
445     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
446     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
447     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
448         unsafe {
449             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
450                 Layout::new::<T>(),
451                 |layout| Global.allocate(layout),
452                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
453             ))
454         }
455     }
456
457     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
458     /// being filled with `0` bytes.
459     ///
460     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
461     /// of this method.
462     ///
463     /// # Examples
464     ///
465     /// ```
466     /// #![feature(new_uninit)]
467     ///
468     /// use std::sync::Arc;
469     ///
470     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
471     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
472     ///
473     /// assert_eq!(*zero, 0)
474     /// ```
475     ///
476     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
477     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
478     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
479     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
480         unsafe {
481             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
482                 Layout::new::<T>(),
483                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
484                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
485             ))
486         }
487     }
488
489     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
490     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
491     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
492     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
493     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
494         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
495     }
496
497     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
498     ///
499     /// # Examples
500     ///
501     /// ```
502     /// #![feature(allocator_api)]
503     /// use std::sync::Arc;
504     ///
505     /// let five = Arc::try_new(5)?;
506     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
507     /// ```
508     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
509     #[inline]
510     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
511         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
512         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
513         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
514             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
515             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
516             data,
517         })?;
518         Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into()))
519     }
520
521     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
522     /// if allocation fails.
523     ///
524     /// # Examples
525     ///
526     /// ```
527     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
528     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
529     ///
530     /// use std::sync::Arc;
531     ///
532     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
533     ///
534     /// let five = unsafe {
535     ///     // Deferred initialization:
536     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
537     ///
538     ///     five.assume_init()
539     /// };
540     ///
541     /// assert_eq!(*five, 5);
542     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
543     /// ```
544     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
545     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
546     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
547         unsafe {
548             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
549                 Layout::new::<T>(),
550                 |layout| Global.allocate(layout),
551                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
552             )?))
553         }
554     }
555
556     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
557     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
558     ///
559     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
560     /// of this method.
561     ///
562     /// # Examples
563     ///
564     /// ```
565     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
566     ///
567     /// use std::sync::Arc;
568     ///
569     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
570     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
571     ///
572     /// assert_eq!(*zero, 0);
573     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
574     /// ```
575     ///
576     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
577     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
578     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
579     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
580         unsafe {
581             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
582                 Layout::new::<T>(),
583                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
584                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
585             )?))
586         }
587     }
588     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
589     ///
590     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
591     /// passed in.
592     ///
593     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
594     ///
595     /// # Examples
596     ///
597     /// ```
598     /// use std::sync::Arc;
599     ///
600     /// let x = Arc::new(3);
601     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
602     ///
603     /// let x = Arc::new(4);
604     /// let _y = Arc::clone(&x);
605     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
606     /// ```
607     #[inline]
608     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
609     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
610         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
611             return Err(this);
612         }
613
614         acquire!(this.inner().strong);
615
616         unsafe {
617             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
618
619             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
620             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
621             mem::forget(this);
622
623             Ok(elem)
624         }
625     }
626 }
627
628 impl<T> Arc<[T]> {
629     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
630     ///
631     /// # Examples
632     ///
633     /// ```
634     /// #![feature(new_uninit)]
635     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
636     ///
637     /// use std::sync::Arc;
638     ///
639     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
640     ///
641     /// let values = unsafe {
642     ///     // Deferred initialization:
643     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
644     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
645     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
646     ///
647     ///     values.assume_init()
648     /// };
649     ///
650     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
651     /// ```
652     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
653     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
654     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
655         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
656     }
657
658     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
659     /// filled with `0` bytes.
660     ///
661     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
662     /// incorrect usage of this method.
663     ///
664     /// # Examples
665     ///
666     /// ```
667     /// #![feature(new_uninit)]
668     ///
669     /// use std::sync::Arc;
670     ///
671     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
672     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
673     ///
674     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
675     /// ```
676     ///
677     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
678     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
679     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
680     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
681         unsafe {
682             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
683                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
684                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
685                 |mem| {
686                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
687                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
688                 },
689             ))
690         }
691     }
692 }
693
694 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
695     /// Converts to `Arc<T>`.
696     ///
697     /// # Safety
698     ///
699     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
700     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
701     /// really is in an initialized state.
702     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
703     /// causes immediate undefined behavior.
704     ///
705     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
706     ///
707     /// # Examples
708     ///
709     /// ```
710     /// #![feature(new_uninit)]
711     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
712     ///
713     /// use std::sync::Arc;
714     ///
715     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
716     ///
717     /// let five = unsafe {
718     ///     // Deferred initialization:
719     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
720     ///
721     ///     five.assume_init()
722     /// };
723     ///
724     /// assert_eq!(*five, 5)
725     /// ```
726     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
727     #[inline]
728     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
729         Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
730     }
731 }
732
733 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
734     /// Converts to `Arc<[T]>`.
735     ///
736     /// # Safety
737     ///
738     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
739     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
740     /// really is in an initialized state.
741     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
742     /// causes immediate undefined behavior.
743     ///
744     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
745     ///
746     /// # Examples
747     ///
748     /// ```
749     /// #![feature(new_uninit)]
750     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
751     ///
752     /// use std::sync::Arc;
753     ///
754     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
755     ///
756     /// let values = unsafe {
757     ///     // Deferred initialization:
758     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
759     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
760     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
761     ///
762     ///     values.assume_init()
763     /// };
764     ///
765     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
766     /// ```
767     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
768     #[inline]
769     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
770         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
771     }
772 }
773
774 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
775     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
776     ///
777     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
778     /// [`Arc::from_raw`].
779     ///
780     /// # Examples
781     ///
782     /// ```
783     /// use std::sync::Arc;
784     ///
785     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
786     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
787     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
788     /// ```
789     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
790     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
791         let ptr = Self::as_ptr(&this);
792         mem::forget(this);
793         ptr
794     }
795
796     /// Provides a raw pointer to the data.
797     ///
798     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
799     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
800     ///
801     /// # Examples
802     ///
803     /// ```
804     /// use std::sync::Arc;
805     ///
806     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
807     /// let y = Arc::clone(&x);
808     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
809     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
810     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
811     /// ```
812     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
813     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
814         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
815
816         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
817         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
818         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
819         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
820     }
821
822     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
823     ///
824     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
825     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
826     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
827     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
828     /// basically like transmuting references of different types. See
829     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
830     /// restrictions apply in this case.
831     ///
832     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
833     /// dropped once.
834     ///
835     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
836     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
837     ///
838     /// [into_raw]: Arc::into_raw
839     /// [transmute]: core::mem::transmute
840     ///
841     /// # Examples
842     ///
843     /// ```
844     /// use std::sync::Arc;
845     ///
846     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
847     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
848     ///
849     /// unsafe {
850     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
851     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
852     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
853     ///
854     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
855     /// }
856     ///
857     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
858     /// ```
859     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
860     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
861         unsafe {
862             let offset = data_offset(ptr);
863
864             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
865             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
866
867             Self::from_ptr(arc_ptr)
868         }
869     }
870
871     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
872     ///
873     /// # Examples
874     ///
875     /// ```
876     /// use std::sync::Arc;
877     ///
878     /// let five = Arc::new(5);
879     ///
880     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
881     /// ```
882     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
883     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
884         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
885         // below.
886         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
887
888         loop {
889             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
890             if cur == usize::MAX {
891                 hint::spin_loop();
892                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
893                 continue;
894             }
895
896             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
897             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
898             // to deal with overflow.
899
900             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
901             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
902             // events prior to that write happen before this read.
903             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
904                 Ok(_) => {
905                     // Make sure we do not create a dangling Weak
906                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
907                     return Weak { ptr: this.ptr };
908                 }
909                 Err(old) => cur = old,
910             }
911         }
912     }
913
914     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
915     ///
916     /// # Safety
917     ///
918     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
919     /// Another thread can change the weak count at any time,
920     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
921     ///
922     /// # Examples
923     ///
924     /// ```
925     /// use std::sync::Arc;
926     ///
927     /// let five = Arc::new(5);
928     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
929     ///
930     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
931     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
932     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
933     /// ```
934     #[inline]
935     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
936     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
937         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
938         // If the weak count is currently locked, the value of the
939         // count was 0 just before taking the lock.
940         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
941     }
942
943     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
944     ///
945     /// # Safety
946     ///
947     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
948     /// Another thread can change the strong count at any time,
949     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
950     ///
951     /// # Examples
952     ///
953     /// ```
954     /// use std::sync::Arc;
955     ///
956     /// let five = Arc::new(5);
957     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
958     ///
959     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
960     /// // the `Arc` between threads.
961     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
962     /// ```
963     #[inline]
964     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
965     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
966         this.inner().strong.load(SeqCst)
967     }
968
969     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
970     /// provided pointer by one.
971     ///
972     /// # Safety
973     ///
974     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
975     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
976     /// least 1) for the duration of this method.
977     ///
978     /// # Examples
979     ///
980     /// ```
981     /// use std::sync::Arc;
982     ///
983     /// let five = Arc::new(5);
984     ///
985     /// unsafe {
986     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
987     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
988     ///
989     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
990     ///     // the `Arc` between threads.
991     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
992     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
993     /// }
994     /// ```
995     #[inline]
996     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
997     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
998         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
999         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
1000         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
1001         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
1002     }
1003
1004     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1005     /// provided pointer by one.
1006     ///
1007     /// # Safety
1008     ///
1009     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1010     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1011     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1012     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1013     /// released.
1014     ///
1015     /// # Examples
1016     ///
1017     /// ```
1018     /// use std::sync::Arc;
1019     ///
1020     /// let five = Arc::new(5);
1021     ///
1022     /// unsafe {
1023     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1024     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1025     ///
1026     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1027     ///     // the `Arc` between threads.
1028     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1029     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1030     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1031     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1032     /// }
1033     /// ```
1034     #[inline]
1035     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1036     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1037         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1038     }
1039
1040     #[inline]
1041     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1042         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1043         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1044         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1045         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1046         // contents.
1047         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1048     }
1049
1050     // Non-inlined part of `drop`.
1051     #[inline(never)]
1052     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1053         // Destroy the data at this time, even though we may not free the box
1054         // allocation itself (there may still be weak pointers lying around).
1055         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1056
1057         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1058         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1059     }
1060
1061     #[inline]
1062     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1063     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1064     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1065     ///
1066     /// # Examples
1067     ///
1068     /// ```
1069     /// use std::sync::Arc;
1070     ///
1071     /// let five = Arc::new(5);
1072     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1073     /// let other_five = Arc::new(5);
1074     ///
1075     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1076     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1077     /// ```
1078     ///
1079     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1080     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1081         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1082     }
1083 }
1084
1085 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1086     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1087     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1088     ///
1089     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1090     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1091     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1092     unsafe fn allocate_for_layout(
1093         value_layout: Layout,
1094         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1095         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1096     ) -> *mut ArcInner<T> {
1097         // Calculate layout using the given value layout.
1098         // Previously, layout was calculated on the expression
1099         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1100         // reference (see #54908).
1101         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1102         unsafe {
1103             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1104                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1105         }
1106     }
1107
1108     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1109     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1110     /// returning an error if allocation fails.
1111     ///
1112     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1113     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1114     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1115         value_layout: Layout,
1116         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1117         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1118     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1119         // Calculate layout using the given value layout.
1120         // Previously, layout was calculated on the expression
1121         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1122         // reference (see #54908).
1123         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1124
1125         let ptr = allocate(layout)?;
1126
1127         // Initialize the ArcInner
1128         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1129         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1130
1131         unsafe {
1132             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1133             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1134         }
1135
1136         Ok(inner)
1137     }
1138
1139     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1140     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1141     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1142         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1143         unsafe {
1144             Self::allocate_for_layout(
1145                 Layout::for_value(&*ptr),
1146                 |layout| Global.allocate(layout),
1147                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1148             )
1149         }
1150     }
1151
1152     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1153     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1154         unsafe {
1155             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1156             let bptr = box_unique.as_ptr();
1157
1158             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1159             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1160
1161             // Copy value as bytes
1162             ptr::copy_nonoverlapping(
1163                 bptr as *const T as *const u8,
1164                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1165                 value_size,
1166             );
1167
1168             // Free the allocation without dropping its contents
1169             box_free(box_unique, alloc);
1170
1171             Self::from_ptr(ptr)
1172         }
1173     }
1174 }
1175
1176 impl<T> Arc<[T]> {
1177     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1178     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1179     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1180         unsafe {
1181             Self::allocate_for_layout(
1182                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1183                 |layout| Global.allocate(layout),
1184                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1185             )
1186         }
1187     }
1188
1189     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1190     ///
1191     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1192     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1193     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1194         unsafe {
1195             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1196
1197             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1198
1199             Self::from_ptr(ptr)
1200         }
1201     }
1202
1203     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1204     ///
1205     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1206     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1207     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1208         // Panic guard while cloning T elements.
1209         // In the event of a panic, elements that have been written
1210         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1211         struct Guard<T> {
1212             mem: NonNull<u8>,
1213             elems: *mut T,
1214             layout: Layout,
1215             n_elems: usize,
1216         }
1217
1218         impl<T> Drop for Guard<T> {
1219             fn drop(&mut self) {
1220                 unsafe {
1221                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1222                     ptr::drop_in_place(slice);
1223
1224                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1225                 }
1226             }
1227         }
1228
1229         unsafe {
1230             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1231
1232             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1233             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1234
1235             // Pointer to first element
1236             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1237
1238             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1239
1240             for (i, item) in iter.enumerate() {
1241                 ptr::write(elems.add(i), item);
1242                 guard.n_elems += 1;
1243             }
1244
1245             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1246             mem::forget(guard);
1247
1248             Self::from_ptr(ptr)
1249         }
1250     }
1251 }
1252
1253 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1254 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1255 trait ArcFromSlice<T> {
1256     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1257 }
1258
1259 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1260 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1261     #[inline]
1262     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1263         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1264     }
1265 }
1266
1267 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1268 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1269     #[inline]
1270     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1271         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1272     }
1273 }
1274
1275 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1276 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1277     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1278     ///
1279     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1280     /// strong reference count.
1281     ///
1282     /// # Examples
1283     ///
1284     /// ```
1285     /// use std::sync::Arc;
1286     ///
1287     /// let five = Arc::new(5);
1288     ///
1289     /// let _ = Arc::clone(&five);
1290     /// ```
1291     #[inline]
1292     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1293         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1294         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1295         // the object.
1296         //
1297         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1298         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1299         // references to an object can only be formed from an existing
1300         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1301         // another must already provide any required synchronization.
1302         //
1303         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1304         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1305
1306         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1307         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1308         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1309         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1310         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1311         // any realistic program.
1312         //
1313         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1314         // don't care to support it.
1315         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1316             abort();
1317         }
1318
1319         Self::from_inner(self.ptr)
1320     }
1321 }
1322
1323 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1324 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1325     type Target = T;
1326
1327     #[inline]
1328     fn deref(&self) -> &T {
1329         &self.inner().data
1330     }
1331 }
1332
1333 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1334 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1335
1336 impl<T: Clone> Arc<T> {
1337     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1338     ///
1339     /// If there are other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation,
1340     /// then `make_mut` will create a new allocation and invoke [`clone`][clone] on the inner value
1341     /// to ensure unique ownership. This is also referred to as clone-on-write.
1342     ///
1343     /// Note that this differs from the behavior of [`Rc::make_mut`] which disassociates
1344     /// any remaining `Weak` pointers.
1345     ///
1346     /// See also [`get_mut`][get_mut], which will fail rather than cloning.
1347     ///
1348     /// [clone]: Clone::clone
1349     /// [get_mut]: Arc::get_mut
1350     /// [`Rc::make_mut`]: super::rc::Rc::make_mut
1351     ///
1352     /// # Examples
1353     ///
1354     /// ```
1355     /// use std::sync::Arc;
1356     ///
1357     /// let mut data = Arc::new(5);
1358     ///
1359     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1360     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1361     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1362     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1363     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1364     ///
1365     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1366     /// assert_eq!(*data, 8);
1367     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1368     /// ```
1369     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1370     #[inline]
1371     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1372     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1373         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1374         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1375         // the memory to be deallocated.
1376         //
1377         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1378         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1379         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1380         // deallocated.
1381         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1382             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1383             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1384             let mut arc = Self::new_uninit();
1385             unsafe {
1386                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1387                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1388                 *this = arc.assume_init();
1389             }
1390         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1391             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1392             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1393             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1394
1395             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1396             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1397             // invalidate the other weak refs.
1398
1399             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1400             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1401             // locked by a thread with a strong reference.
1402
1403             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1404             // up the ArcInner as needed.
1405             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1406
1407             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1408             let mut arc = Self::new_uninit();
1409             unsafe {
1410                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1411                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1412                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1413             }
1414         } else {
1415             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1416             // strong ref count.
1417             this.inner().strong.store(1, Release);
1418         }
1419
1420         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1421         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1422         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1423     }
1424 }
1425
1426 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1427     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1428     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1429     ///
1430     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1431     /// mutate a shared value.
1432     ///
1433     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1434     /// the inner value when there are other pointers.
1435     ///
1436     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1437     /// [clone]: Clone::clone
1438     ///
1439     /// # Examples
1440     ///
1441     /// ```
1442     /// use std::sync::Arc;
1443     ///
1444     /// let mut x = Arc::new(3);
1445     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1446     /// assert_eq!(*x, 4);
1447     ///
1448     /// let _y = Arc::clone(&x);
1449     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1450     /// ```
1451     #[inline]
1452     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1453     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1454         if this.is_unique() {
1455             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1456             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1457             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1458             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1459             // reference to the inner data.
1460             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1461         } else {
1462             None
1463         }
1464     }
1465
1466     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1467     /// without any check.
1468     ///
1469     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1470     ///
1471     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1472     ///
1473     /// # Safety
1474     ///
1475     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1476     /// for the duration of the returned borrow.
1477     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1478     /// for example immediately after `Arc::new`.
1479     ///
1480     /// # Examples
1481     ///
1482     /// ```
1483     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1484     ///
1485     /// use std::sync::Arc;
1486     ///
1487     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1488     /// unsafe {
1489     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1490     /// }
1491     /// assert_eq!(*x, "foo");
1492     /// ```
1493     #[inline]
1494     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1495     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1496         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1497         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1498         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1499     }
1500
1501     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1502     /// the underlying data.
1503     ///
1504     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1505     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1506         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1507         // holder.
1508         //
1509         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1510         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1511         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1512         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1513         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1514             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1515             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1516             // is being dropped.
1517             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1518
1519             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1520             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1521             // after the write.
1522             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1523             unique
1524         } else {
1525             false
1526         }
1527     }
1528 }
1529
1530 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1531 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1532     /// Drops the `Arc`.
1533     ///
1534     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1535     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1536     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1537     ///
1538     /// # Examples
1539     ///
1540     /// ```
1541     /// use std::sync::Arc;
1542     ///
1543     /// struct Foo;
1544     ///
1545     /// impl Drop for Foo {
1546     ///     fn drop(&mut self) {
1547     ///         println!("dropped!");
1548     ///     }
1549     /// }
1550     ///
1551     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1552     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1553     ///
1554     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1555     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1556     /// ```
1557     #[inline]
1558     fn drop(&mut self) {
1559         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1560         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1561         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1562         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1563             return;
1564         }
1565
1566         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1567         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1568         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1569         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1570         // count, which happens before this fence, which happens before the
1571         // deletion of the data.
1572         //
1573         // As explained in the [Boost documentation][1],
1574         //
1575         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1576         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1577         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1578         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1579         // > through this reference must obviously happened before), and an
1580         // > "acquire" operation before deleting the object.
1581         //
1582         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1583         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1584         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1585         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1586         // running in thread B.
1587         //
1588         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1589         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1590         // situations. See [2].
1591         //
1592         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1593         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1594         acquire!(self.inner().strong);
1595
1596         unsafe {
1597             self.drop_slow();
1598         }
1599     }
1600 }
1601
1602 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1603     #[inline]
1604     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1605     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1606     ///
1607     /// # Examples
1608     ///
1609     /// ```
1610     /// use std::any::Any;
1611     /// use std::sync::Arc;
1612     ///
1613     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1614     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1615     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1616     ///     }
1617     /// }
1618     ///
1619     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1620     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1621     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1622     /// ```
1623     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1624     where
1625         T: Any + Send + Sync + 'static,
1626     {
1627         if (*self).is::<T>() {
1628             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1629             mem::forget(self);
1630             Ok(Arc::from_inner(ptr))
1631         } else {
1632             Err(self)
1633         }
1634     }
1635 }
1636
1637 impl<T> Weak<T> {
1638     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1639     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1640     ///
1641     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1642     ///
1643     /// # Examples
1644     ///
1645     /// ```
1646     /// use std::sync::Weak;
1647     ///
1648     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1649     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1650     /// ```
1651     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1652     pub fn new() -> Weak<T> {
1653         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1654     }
1655 }
1656
1657 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1658 /// making any assertions about the data field.
1659 struct WeakInner<'a> {
1660     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1661     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1662 }
1663
1664 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1665     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1666     ///
1667     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1668     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1669     ///
1670     /// # Examples
1671     ///
1672     /// ```
1673     /// use std::sync::Arc;
1674     /// use std::ptr;
1675     ///
1676     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1677     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1678     /// // Both point to the same object
1679     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1680     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1681     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1682     ///
1683     /// drop(strong);
1684     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1685     /// // undefined behaviour.
1686     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1687     /// ```
1688     ///
1689     /// [`null`]: core::ptr::null
1690     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1691     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1692         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1693
1694         if is_dangling(ptr) {
1695             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1696             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1697             ptr as *const T
1698         } else {
1699             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1700             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1701             // so use raw pointer manipulation.
1702             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1703         }
1704     }
1705
1706     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1707     ///
1708     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1709     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1710     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1711     ///
1712     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1713     /// [`as_ptr`] apply.
1714     ///
1715     /// # Examples
1716     ///
1717     /// ```
1718     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1719     ///
1720     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1721     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1722     /// let raw = weak.into_raw();
1723     ///
1724     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1725     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1726     ///
1727     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1728     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1729     /// ```
1730     ///
1731     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1732     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1733     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1734     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1735         let result = self.as_ptr();
1736         mem::forget(self);
1737         result
1738     }
1739
1740     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1741     ///
1742     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1743     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1744     ///
1745     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1746     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1747     ///
1748     /// # Safety
1749     ///
1750     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1751     /// weak reference.
1752     ///
1753     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1754     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1755     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1756     /// call to [`into_raw`].
1757     /// # Examples
1758     ///
1759     /// ```
1760     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1761     ///
1762     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1763     ///
1764     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1765     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1766     ///
1767     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1768     ///
1769     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1770     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1771     ///
1772     /// drop(strong);
1773     ///
1774     /// // Decrement the last weak count.
1775     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1776     /// ```
1777     ///
1778     /// [`new`]: Weak::new
1779     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1780     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1781     /// [`forget`]: std::mem::forget
1782     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1783     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1784         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1785
1786         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1787             // This is a dangling Weak.
1788             ptr as *mut ArcInner<T>
1789         } else {
1790             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1791             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1792             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1793             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1794             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1795             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1796         };
1797
1798         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1799         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1800     }
1801 }
1802
1803 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1804     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1805     /// dropping of the inner value if successful.
1806     ///
1807     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1808     ///
1809     /// # Examples
1810     ///
1811     /// ```
1812     /// use std::sync::Arc;
1813     ///
1814     /// let five = Arc::new(5);
1815     ///
1816     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1817     ///
1818     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1819     /// assert!(strong_five.is_some());
1820     ///
1821     /// // Destroy all strong pointers.
1822     /// drop(strong_five);
1823     /// drop(five);
1824     ///
1825     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1826     /// ```
1827     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1828     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1829         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1830         // fetch_add as this function should never take the reference count
1831         // from zero to one.
1832         let inner = self.inner()?;
1833
1834         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1835         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1836         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1837         // confirmed via the CAS below.
1838         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1839
1840         loop {
1841             if n == 0 {
1842                 return None;
1843             }
1844
1845             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1846             if n > MAX_REFCOUNT {
1847                 abort();
1848             }
1849
1850             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1851             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1852             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1853             // expect to observe the fully initialized value.
1854             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1855                 Ok(_) => return Some(Arc::from_inner(self.ptr)), // null checked above
1856                 Err(old) => n = old,
1857             }
1858         }
1859     }
1860
1861     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1862     ///
1863     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1864     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1865     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1866         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1867     }
1868
1869     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1870     /// allocation.
1871     ///
1872     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1873     /// strong pointers, this will return 0.
1874     ///
1875     /// # Accuracy
1876     ///
1877     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1878     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1879     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1880     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1881     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1882         self.inner()
1883             .map(|inner| {
1884                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1885                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1886                 if strong == 0 {
1887                     0
1888                 } else {
1889                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1890                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1891                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1892                     // was still around when we observed the weak count, and can
1893                     // therefore safely subtract it.
1894                     weak - 1
1895                 }
1896             })
1897             .unwrap_or(0)
1898     }
1899
1900     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1901     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1902     #[inline]
1903     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1904         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1905             None
1906         } else {
1907             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1908             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1909             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1910             Some(unsafe {
1911                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1912                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1913             })
1914         }
1915     }
1916
1917     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1918     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1919     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1920     ///
1921     /// # Notes
1922     ///
1923     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1924     /// other, even though they don't point to any allocation.
1925     ///
1926     /// # Examples
1927     ///
1928     /// ```
1929     /// use std::sync::Arc;
1930     ///
1931     /// let first_rc = Arc::new(5);
1932     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1933     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1934     ///
1935     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1936     ///
1937     /// let third_rc = Arc::new(5);
1938     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1939     ///
1940     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1941     /// ```
1942     ///
1943     /// Comparing `Weak::new`.
1944     ///
1945     /// ```
1946     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1947     ///
1948     /// let first = Weak::new();
1949     /// let second = Weak::new();
1950     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1951     ///
1952     /// let third_rc = Arc::new(());
1953     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1954     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1955     /// ```
1956     ///
1957     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1958     #[inline]
1959     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1960     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1961         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1962     }
1963 }
1964
1965 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1966 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1967     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1968     ///
1969     /// # Examples
1970     ///
1971     /// ```
1972     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1973     ///
1974     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
1975     ///
1976     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1977     /// ```
1978     #[inline]
1979     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1980         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
1981             inner
1982         } else {
1983             return Weak { ptr: self.ptr };
1984         };
1985         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
1986         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
1987         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
1988         // running this code in that case).
1989         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
1990
1991         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
1992         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1993             abort();
1994         }
1995
1996         Weak { ptr: self.ptr }
1997     }
1998 }
1999
2000 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
2001 impl<T> Default for Weak<T> {
2002     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
2003     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2004     /// gives [`None`].
2005     ///
2006     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2007     ///
2008     /// # Examples
2009     ///
2010     /// ```
2011     /// use std::sync::Weak;
2012     ///
2013     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2014     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2015     /// ```
2016     fn default() -> Weak<T> {
2017         Weak::new()
2018     }
2019 }
2020
2021 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2022 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2023     /// Drops the `Weak` pointer.
2024     ///
2025     /// # Examples
2026     ///
2027     /// ```
2028     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2029     ///
2030     /// struct Foo;
2031     ///
2032     /// impl Drop for Foo {
2033     ///     fn drop(&mut self) {
2034     ///         println!("dropped!");
2035     ///     }
2036     /// }
2037     ///
2038     /// let foo = Arc::new(Foo);
2039     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2040     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2041     ///
2042     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2043     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2044     ///
2045     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2046     /// ```
2047     fn drop(&mut self) {
2048         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2049         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2050         // the memory orderings
2051         //
2052         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2053         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2054         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2055         // ref, which can only happen after the lock is released.
2056         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2057
2058         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2059             acquire!(inner.weak);
2060             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2061         }
2062     }
2063 }
2064
2065 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2066 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2067     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2068     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2069 }
2070
2071 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2072 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2073     #[inline]
2074     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2075         **self == **other
2076     }
2077     #[inline]
2078     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2079         **self != **other
2080     }
2081 }
2082
2083 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2084 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2085 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2086 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2087 /// the same value, than two `&T`s.
2088 ///
2089 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2090 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2091 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2092     #[inline]
2093     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2094         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2095     }
2096
2097     #[inline]
2098     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2099         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2100     }
2101 }
2102
2103 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2104 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2105     /// Equality for two `Arc`s.
2106     ///
2107     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2108     /// stored in different allocation.
2109     ///
2110     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2111     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2112     ///
2113     /// # Examples
2114     ///
2115     /// ```
2116     /// use std::sync::Arc;
2117     ///
2118     /// let five = Arc::new(5);
2119     ///
2120     /// assert!(five == Arc::new(5));
2121     /// ```
2122     #[inline]
2123     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2124         ArcEqIdent::eq(self, other)
2125     }
2126
2127     /// Inequality for two `Arc`s.
2128     ///
2129     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2130     ///
2131     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2132     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2133     ///
2134     /// # Examples
2135     ///
2136     /// ```
2137     /// use std::sync::Arc;
2138     ///
2139     /// let five = Arc::new(5);
2140     ///
2141     /// assert!(five != Arc::new(6));
2142     /// ```
2143     #[inline]
2144     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2145         ArcEqIdent::ne(self, other)
2146     }
2147 }
2148
2149 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2150 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2151     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2152     ///
2153     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2154     ///
2155     /// # Examples
2156     ///
2157     /// ```
2158     /// use std::sync::Arc;
2159     /// use std::cmp::Ordering;
2160     ///
2161     /// let five = Arc::new(5);
2162     ///
2163     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2164     /// ```
2165     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2166         (**self).partial_cmp(&**other)
2167     }
2168
2169     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2170     ///
2171     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2172     ///
2173     /// # Examples
2174     ///
2175     /// ```
2176     /// use std::sync::Arc;
2177     ///
2178     /// let five = Arc::new(5);
2179     ///
2180     /// assert!(five < Arc::new(6));
2181     /// ```
2182     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2183         *(*self) < *(*other)
2184     }
2185
2186     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2187     ///
2188     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2189     ///
2190     /// # Examples
2191     ///
2192     /// ```
2193     /// use std::sync::Arc;
2194     ///
2195     /// let five = Arc::new(5);
2196     ///
2197     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2198     /// ```
2199     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2200         *(*self) <= *(*other)
2201     }
2202
2203     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2204     ///
2205     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2206     ///
2207     /// # Examples
2208     ///
2209     /// ```
2210     /// use std::sync::Arc;
2211     ///
2212     /// let five = Arc::new(5);
2213     ///
2214     /// assert!(five > Arc::new(4));
2215     /// ```
2216     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2217         *(*self) > *(*other)
2218     }
2219
2220     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2221     ///
2222     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2223     ///
2224     /// # Examples
2225     ///
2226     /// ```
2227     /// use std::sync::Arc;
2228     ///
2229     /// let five = Arc::new(5);
2230     ///
2231     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2232     /// ```
2233     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2234         *(*self) >= *(*other)
2235     }
2236 }
2237 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2238 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2239     /// Comparison for two `Arc`s.
2240     ///
2241     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2242     ///
2243     /// # Examples
2244     ///
2245     /// ```
2246     /// use std::sync::Arc;
2247     /// use std::cmp::Ordering;
2248     ///
2249     /// let five = Arc::new(5);
2250     ///
2251     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2252     /// ```
2253     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2254         (**self).cmp(&**other)
2255     }
2256 }
2257 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2258 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2259
2260 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2261 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2262     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2263         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2264     }
2265 }
2266
2267 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2268 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2269     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2270         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2271     }
2272 }
2273
2274 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2275 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2276     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2277         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2278     }
2279 }
2280
2281 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2282 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2283 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2284     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2285     ///
2286     /// # Examples
2287     ///
2288     /// ```
2289     /// use std::sync::Arc;
2290     ///
2291     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2292     /// assert_eq!(*x, 0);
2293     /// ```
2294     fn default() -> Arc<T> {
2295         Arc::new(Default::default())
2296     }
2297 }
2298
2299 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2300 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2301     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2302         (**self).hash(state)
2303     }
2304 }
2305
2306 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2307 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2308 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2309     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2310     ///
2311     /// The conversion moves the value into a
2312     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2313     /// calling `Arc::new(t)`.
2314     ///
2315     /// # Example
2316     /// ```rust
2317     /// # use std::sync::Arc;
2318     /// let x = 5;
2319     /// let arc = Arc::new(5);
2320     ///
2321     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2322     /// ```
2323     fn from(t: T) -> Self {
2324         Arc::new(t)
2325     }
2326 }
2327
2328 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2329 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2330 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2331     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2332     ///
2333     /// # Example
2334     ///
2335     /// ```
2336     /// # use std::sync::Arc;
2337     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2338     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2339     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2340     /// ```
2341     #[inline]
2342     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2343         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2344     }
2345 }
2346
2347 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2348 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2349 impl From<&str> for Arc<str> {
2350     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2351     ///
2352     /// # Example
2353     ///
2354     /// ```
2355     /// # use std::sync::Arc;
2356     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2357     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2358     /// ```
2359     #[inline]
2360     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2361         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2362         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2363     }
2364 }
2365
2366 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2367 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2368 impl From<String> for Arc<str> {
2369     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2370     ///
2371     /// # Example
2372     ///
2373     /// ```
2374     /// # use std::sync::Arc;
2375     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2376     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2377     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2378     /// ```
2379     #[inline]
2380     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2381         Arc::from(&v[..])
2382     }
2383 }
2384
2385 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2386 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2387 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2388     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2389     ///
2390     /// # Example
2391     ///
2392     /// ```
2393     /// # use std::sync::Arc;
2394     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2395     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2396     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2397     /// ```
2398     #[inline]
2399     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2400         Arc::from_box(v)
2401     }
2402 }
2403
2404 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2405 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2406 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2407     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2408     ///
2409     /// # Example
2410     ///
2411     /// ```
2412     /// # use std::sync::Arc;
2413     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2414     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2415     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2416     /// ```
2417     #[inline]
2418     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2419         unsafe {
2420             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2421
2422             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2423             v.set_len(0);
2424
2425             arc
2426         }
2427     }
2428 }
2429
2430 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2431 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2432 where
2433     B: ToOwned + ?Sized,
2434     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2435 {
2436     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2437     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2438     ///
2439     /// # Example
2440     ///
2441     /// ```rust
2442     /// # use std::sync::Arc;
2443     /// # use std::borrow::Cow;
2444     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2445     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2446     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2447     /// ```
2448     #[inline]
2449     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2450         match cow {
2451             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2452             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2453         }
2454     }
2455 }
2456
2457 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2458 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2459     type Error = Arc<[T]>;
2460
2461     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2462         if boxed_slice.len() == N {
2463             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2464         } else {
2465             Err(boxed_slice)
2466         }
2467     }
2468 }
2469
2470 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2471 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2472 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2473     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2474     ///
2475     /// # Performance characteristics
2476     ///
2477     /// ## The general case
2478     ///
2479     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2480     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2481     ///
2482     /// ```rust
2483     /// # use std::sync::Arc;
2484     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2485     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2486     /// ```
2487     ///
2488     /// this behaves as if we wrote:
2489     ///
2490     /// ```rust
2491     /// # use std::sync::Arc;
2492     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2493     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2494     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2495     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2496     /// ```
2497     ///
2498     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2499     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2500     ///
2501     /// ## Iterators of known length
2502     ///
2503     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2504     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2505     ///
2506     /// ```rust
2507     /// # use std::sync::Arc;
2508     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2509     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2510     /// ```
2511     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2512         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2513     }
2514 }
2515
2516 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2517 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2518     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2519 }
2520
2521 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2522 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2523     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2524         self.collect::<Vec<T>>().into()
2525     }
2526 }
2527
2528 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2529 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2530     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2531         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2532         let (low, high) = self.size_hint();
2533         if let Some(high) = high {
2534             debug_assert_eq!(
2535                 low,
2536                 high,
2537                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2538                 (low, high)
2539             );
2540
2541             unsafe {
2542                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2543                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2544             }
2545         } else {
2546             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2547             // length exceeding `usize::MAX`.
2548             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2549             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2550             panic!("capacity overflow");
2551         }
2552     }
2553 }
2554
2555 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2556 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2557     fn borrow(&self) -> &T {
2558         &**self
2559     }
2560 }
2561
2562 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2563 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2564     fn as_ref(&self) -> &T {
2565         &**self
2566     }
2567 }
2568
2569 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2570 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2571
2572 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2573 ///
2574 /// # Safety
2575 ///
2576 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2577 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2578 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2579     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2580     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2581     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2582     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2583     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2584     // detail of the language that may not be relied upon outside of std.
2585     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2586 }
2587
2588 #[inline]
2589 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2590     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2591     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2592 }