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Rollup merge of #86358 - klensy:pp-loop, r=Mark-Simulacrum
[rust.git] / library / alloc / src / sync.rs
1 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2
3 //! Thread-safe reference-counting pointers.
4 //!
5 //! See the [`Arc<T>`][Arc] documentation for more details.
6
7 use core::any::Any;
8 use core::borrow;
9 use core::cmp::Ordering;
10 use core::convert::{From, TryFrom};
11 use core::fmt;
12 use core::hash::{Hash, Hasher};
13 use core::hint;
14 use core::intrinsics::abort;
15 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
16 use core::iter;
17 use core::marker::{PhantomData, Unpin, Unsize};
18 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
19 use core::mem::size_of_val;
20 use core::mem::{self, align_of_val_raw};
21 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
22 use core::pin::Pin;
23 use core::ptr::{self, NonNull};
24 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
25 use core::slice::from_raw_parts_mut;
26 use core::sync::atomic;
27 use core::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release, SeqCst};
28
29 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
30 use crate::alloc::handle_alloc_error;
31 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
32 use crate::alloc::{box_free, WriteCloneIntoRaw};
33 use crate::alloc::{AllocError, Allocator, Global, Layout};
34 use crate::borrow::{Cow, ToOwned};
35 use crate::boxed::Box;
36 use crate::rc::is_dangling;
37 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
38 use crate::string::String;
39 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
40 use crate::vec::Vec;
41
42 #[cfg(test)]
43 mod tests;
44
45 /// A soft limit on the amount of references that may be made to an `Arc`.
46 ///
47 /// Going above this limit will abort your program (although not
48 /// necessarily) at _exactly_ `MAX_REFCOUNT + 1` references.
49 const MAX_REFCOUNT: usize = (isize::MAX) as usize;
50
51 #[cfg(not(sanitize = "thread"))]
52 macro_rules! acquire {
53     ($x:expr) => {
54         atomic::fence(Acquire)
55     };
56 }
57
58 // ThreadSanitizer does not support memory fences. To avoid false positive
59 // reports in Arc / Weak implementation use atomic loads for synchronization
60 // instead.
61 #[cfg(sanitize = "thread")]
62 macro_rules! acquire {
63     ($x:expr) => {
64         $x.load(Acquire)
65     };
66 }
67
68 /// A thread-safe reference-counting pointer. 'Arc' stands for 'Atomically
69 /// Reference Counted'.
70 ///
71 /// The type `Arc<T>` provides shared ownership of a value of type `T`,
72 /// allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on `Arc` produces
73 /// a new `Arc` instance, which points to the same allocation on the heap as the
74 /// source `Arc`, while increasing a reference count. When the last `Arc`
75 /// pointer to a given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
76 /// referred to as "inner value") is also dropped.
77 ///
78 /// Shared references in Rust disallow mutation by default, and `Arc` is no
79 /// exception: you cannot generally obtain a mutable reference to something
80 /// inside an `Arc`. If you need to mutate through an `Arc`, use
81 /// [`Mutex`][mutex], [`RwLock`][rwlock], or one of the [`Atomic`][atomic]
82 /// types.
83 ///
84 /// ## Thread Safety
85 ///
86 /// Unlike [`Rc<T>`], `Arc<T>` uses atomic operations for its reference
87 /// counting. This means that it is thread-safe. The disadvantage is that
88 /// atomic operations are more expensive than ordinary memory accesses. If you
89 /// are not sharing reference-counted allocations between threads, consider using
90 /// [`Rc<T>`] for lower overhead. [`Rc<T>`] is a safe default, because the
91 /// compiler will catch any attempt to send an [`Rc<T>`] between threads.
92 /// However, a library might choose `Arc<T>` in order to give library consumers
93 /// more flexibility.
94 ///
95 /// `Arc<T>` will implement [`Send`] and [`Sync`] as long as the `T` implements
96 /// [`Send`] and [`Sync`]. Why can't you put a non-thread-safe type `T` in an
97 /// `Arc<T>` to make it thread-safe? This may be a bit counter-intuitive at
98 /// first: after all, isn't the point of `Arc<T>` thread safety? The key is
99 /// this: `Arc<T>` makes it thread safe to have multiple ownership of the same
100 /// data, but it  doesn't add thread safety to its data. Consider
101 /// `Arc<`[`RefCell<T>`]`>`. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
102 /// [`Send`], `Arc<`[`RefCell<T>`]`>` would be as well. But then we'd have a problem:
103 /// [`RefCell<T>`] is not thread safe; it keeps track of the borrowing count using
104 /// non-atomic operations.
105 ///
106 /// In the end, this means that you may need to pair `Arc<T>` with some sort of
107 /// [`std::sync`] type, usually [`Mutex<T>`][mutex].
108 ///
109 /// ## Breaking cycles with `Weak`
110 ///
111 /// The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
112 /// [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
113 /// to an `Arc`, but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
114 /// already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
115 /// inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
116 /// (the backing store for the value) alive.
117 ///
118 /// A cycle between `Arc` pointers will never be deallocated. For this reason,
119 /// [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have
120 /// strong `Arc` pointers from parent nodes to children, and [`Weak`]
121 /// pointers from children back to their parents.
122 ///
123 /// # Cloning references
124 ///
125 /// Creating a new reference from an existing reference-counted pointer is done using the
126 /// `Clone` trait implemented for [`Arc<T>`][Arc] and [`Weak<T>`][Weak].
127 ///
128 /// ```
129 /// use std::sync::Arc;
130 /// let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
131 /// // The two syntaxes below are equivalent.
132 /// let a = foo.clone();
133 /// let b = Arc::clone(&foo);
134 /// // a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location
135 /// ```
136 ///
137 /// ## `Deref` behavior
138 ///
139 /// `Arc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`][deref] trait),
140 /// so you can call `T`'s methods on a value of type `Arc<T>`. To avoid name
141 /// clashes with `T`'s methods, the methods of `Arc<T>` itself are associated
142 /// functions, called using [fully qualified syntax]:
143 ///
144 /// ```
145 /// use std::sync::Arc;
146 ///
147 /// let my_arc = Arc::new(());
148 /// Arc::downgrade(&my_arc);
149 /// ```
150 ///
151 /// `Arc<T>`'s implementations of traits like `Clone` may also be called using
152 /// fully qualified syntax. Some people prefer to use fully qualified syntax,
153 /// while others prefer using method-call syntax.
154 ///
155 /// ```
156 /// use std::sync::Arc;
157 ///
158 /// let arc = Arc::new(());
159 /// // Method-call syntax
160 /// let arc2 = arc.clone();
161 /// // Fully qualified syntax
162 /// let arc3 = Arc::clone(&arc);
163 /// ```
164 ///
165 /// [`Weak<T>`][Weak] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
166 /// already been dropped.
167 ///
168 /// [`Rc<T>`]: crate::rc::Rc
169 /// [clone]: Clone::clone
170 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
171 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
172 /// [atomic]: core::sync::atomic
173 /// [`Send`]: core::marker::Send
174 /// [`Sync`]: core::marker::Sync
175 /// [deref]: core::ops::Deref
176 /// [downgrade]: Arc::downgrade
177 /// [upgrade]: Weak::upgrade
178 /// [`RefCell<T>`]: core::cell::RefCell
179 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
180 /// [`Arc::clone(&from)`]: Arc::clone
181 /// [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
182 ///
183 /// # Examples
184 ///
185 /// Sharing some immutable data between threads:
186 ///
187 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
188 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
189 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
190 // tests.
191 /// ```no_run
192 /// use std::sync::Arc;
193 /// use std::thread;
194 ///
195 /// let five = Arc::new(5);
196 ///
197 /// for _ in 0..10 {
198 ///     let five = Arc::clone(&five);
199 ///
200 ///     thread::spawn(move || {
201 ///         println!("{:?}", five);
202 ///     });
203 /// }
204 /// ```
205 ///
206 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
207 ///
208 /// [`AtomicUsize`]: core::sync::atomic::AtomicUsize
209 ///
210 /// ```no_run
211 /// use std::sync::Arc;
212 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
213 /// use std::thread;
214 ///
215 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
216 ///
217 /// for _ in 0..10 {
218 ///     let val = Arc::clone(&val);
219 ///
220 ///     thread::spawn(move || {
221 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
222 ///         println!("{:?}", v);
223 ///     });
224 /// }
225 /// ```
226 ///
227 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
228 /// counting in general.
229 ///
230 /// [rc_examples]: crate::rc#examples
231 #[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "Arc")]
232 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
233 pub struct Arc<T: ?Sized> {
234     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
235     phantom: PhantomData<ArcInner<T>>,
236 }
237
238 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
239 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
241 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
242
243 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
244 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
245
246 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
247 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
248
249 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
250     fn from_inner(ptr: NonNull<ArcInner<T>>) -> Self {
251         Self { ptr, phantom: PhantomData }
252     }
253
254     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut ArcInner<T>) -> Self {
255         unsafe { Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr)) }
256     }
257 }
258
259 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
260 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
261 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Arc`]`<T>>`.
262 ///
263 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
264 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
265 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
266 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
267 /// itself (the backing store) from being deallocated.
268 ///
269 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
270 /// managed by [`Arc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
271 /// prevent circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
272 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
273 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
274 /// pointers from children back to their parents.
275 ///
276 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
277 ///
278 /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
279 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
280 pub struct Weak<T: ?Sized> {
281     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
282     // but it is not necessarily a valid pointer.
283     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
284     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
285     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
286     // This is only possible when `T: Sized`; unsized `T` never dangle.
287     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
288 }
289
290 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
291 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
292 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
293 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
294
295 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
296 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
297 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
298 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
299
300 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
301 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
302     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
303         write!(f, "(Weak)")
304     }
305 }
306
307 // This is repr(C) to future-proof against possible field-reordering, which
308 // would interfere with otherwise safe [into|from]_raw() of transmutable
309 // inner types.
310 #[repr(C)]
311 struct ArcInner<T: ?Sized> {
312     strong: atomic::AtomicUsize,
313
314     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
315     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
316     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
317     weak: atomic::AtomicUsize,
318
319     data: T,
320 }
321
322 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
323 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
324
325 impl<T> Arc<T> {
326     /// Constructs a new `Arc<T>`.
327     ///
328     /// # Examples
329     ///
330     /// ```
331     /// use std::sync::Arc;
332     ///
333     /// let five = Arc::new(5);
334     /// ```
335     #[inline]
336     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
337     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
338         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
339         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
340         let x: Box<_> = box ArcInner {
341             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
342             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
343             data,
344         };
345         Self::from_inner(Box::leak(x).into())
346     }
347
348     /// Constructs a new `Arc<T>` using a weak reference to itself. Attempting
349     /// to upgrade the weak reference before this function returns will result
350     /// in a `None` value. However, the weak reference may be cloned freely and
351     /// stored for use at a later time.
352     ///
353     /// # Examples
354     /// ```
355     /// #![feature(arc_new_cyclic)]
356     /// #![allow(dead_code)]
357     ///
358     /// use std::sync::{Arc, Weak};
359     ///
360     /// struct Foo {
361     ///     me: Weak<Foo>,
362     /// }
363     ///
364     /// let foo = Arc::new_cyclic(|me| Foo {
365     ///     me: me.clone(),
366     /// });
367     /// ```
368     #[inline]
369     #[unstable(feature = "arc_new_cyclic", issue = "75861")]
370     pub fn new_cyclic(data_fn: impl FnOnce(&Weak<T>) -> T) -> Arc<T> {
371         // Construct the inner in the "uninitialized" state with a single
372         // weak reference.
373         let uninit_ptr: NonNull<_> = Box::leak(box ArcInner {
374             strong: atomic::AtomicUsize::new(0),
375             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
376             data: mem::MaybeUninit::<T>::uninit(),
377         })
378         .into();
379         let init_ptr: NonNull<ArcInner<T>> = uninit_ptr.cast();
380
381         let weak = Weak { ptr: init_ptr };
382
383         // It's important we don't give up ownership of the weak pointer, or
384         // else the memory might be freed by the time `data_fn` returns. If
385         // we really wanted to pass ownership, we could create an additional
386         // weak pointer for ourselves, but this would result in additional
387         // updates to the weak reference count which might not be necessary
388         // otherwise.
389         let data = data_fn(&weak);
390
391         // Now we can properly initialize the inner value and turn our weak
392         // reference into a strong reference.
393         unsafe {
394             let inner = init_ptr.as_ptr();
395             ptr::write(ptr::addr_of_mut!((*inner).data), data);
396
397             // The above write to the data field must be visible to any threads which
398             // observe a non-zero strong count. Therefore we need at least "Release" ordering
399             // in order to synchronize with the `compare_exchange_weak` in `Weak::upgrade`.
400             //
401             // "Acquire" ordering is not required. When considering the possible behaviours
402             // of `data_fn` we only need to look at what it could do with a reference to a
403             // non-upgradeable `Weak`:
404             // - It can *clone* the `Weak`, increasing the weak reference count.
405             // - It can drop those clones, decreasing the weak reference count (but never to zero).
406             //
407             // These side effects do not impact us in any way, and no other side effects are
408             // possible with safe code alone.
409             let prev_value = (*inner).strong.fetch_add(1, Release);
410             debug_assert_eq!(prev_value, 0, "No prior strong references should exist");
411         }
412
413         let strong = Arc::from_inner(init_ptr);
414
415         // Strong references should collectively own a shared weak reference,
416         // so don't run the destructor for our old weak reference.
417         mem::forget(weak);
418         strong
419     }
420
421     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents.
422     ///
423     /// # Examples
424     ///
425     /// ```
426     /// #![feature(new_uninit)]
427     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
428     ///
429     /// use std::sync::Arc;
430     ///
431     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
432     ///
433     /// let five = unsafe {
434     ///     // Deferred initialization:
435     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
436     ///
437     ///     five.assume_init()
438     /// };
439     ///
440     /// assert_eq!(*five, 5)
441     /// ```
442     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
443     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
444     pub fn new_uninit() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
445         unsafe {
446             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
447                 Layout::new::<T>(),
448                 |layout| Global.allocate(layout),
449                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
450             ))
451         }
452     }
453
454     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
455     /// being filled with `0` bytes.
456     ///
457     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
458     /// of this method.
459     ///
460     /// # Examples
461     ///
462     /// ```
463     /// #![feature(new_uninit)]
464     ///
465     /// use std::sync::Arc;
466     ///
467     /// let zero = Arc::<u32>::new_zeroed();
468     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
469     ///
470     /// assert_eq!(*zero, 0)
471     /// ```
472     ///
473     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
474     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
475     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
476     pub fn new_zeroed() -> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
477         unsafe {
478             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
479                 Layout::new::<T>(),
480                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
481                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
482             ))
483         }
484     }
485
486     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
487     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
488     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
489     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
490         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
491     }
492
493     /// Constructs a new `Arc<T>`, returning an error if allocation fails.
494     ///
495     /// # Examples
496     ///
497     /// ```
498     /// #![feature(allocator_api)]
499     /// use std::sync::Arc;
500     ///
501     /// let five = Arc::try_new(5)?;
502     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
503     /// ```
504     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
505     #[inline]
506     pub fn try_new(data: T) -> Result<Arc<T>, AllocError> {
507         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
508         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
509         let x: Box<_> = Box::try_new(ArcInner {
510             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
511             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
512             data,
513         })?;
514         Ok(Self::from_inner(Box::leak(x).into()))
515     }
516
517     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, returning an error
518     /// if allocation fails.
519     ///
520     /// # Examples
521     ///
522     /// ```
523     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
524     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
525     ///
526     /// use std::sync::Arc;
527     ///
528     /// let mut five = Arc::<u32>::try_new_uninit()?;
529     ///
530     /// let five = unsafe {
531     ///     // Deferred initialization:
532     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
533     ///
534     ///     five.assume_init()
535     /// };
536     ///
537     /// assert_eq!(*five, 5);
538     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
539     /// ```
540     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
541     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
542     pub fn try_new_uninit() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
543         unsafe {
544             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
545                 Layout::new::<T>(),
546                 |layout| Global.allocate(layout),
547                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
548             )?))
549         }
550     }
551
552     /// Constructs a new `Arc` with uninitialized contents, with the memory
553     /// being filled with `0` bytes, returning an error if allocation fails.
554     ///
555     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and incorrect usage
556     /// of this method.
557     ///
558     /// # Examples
559     ///
560     /// ```
561     /// #![feature(new_uninit, allocator_api)]
562     ///
563     /// use std::sync::Arc;
564     ///
565     /// let zero = Arc::<u32>::try_new_zeroed()?;
566     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
567     ///
568     /// assert_eq!(*zero, 0);
569     /// # Ok::<(), std::alloc::AllocError>(())
570     /// ```
571     ///
572     /// [zeroed]: mem::MaybeUninit::zeroed
573     #[unstable(feature = "allocator_api", issue = "32838")]
574     // #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
575     pub fn try_new_zeroed() -> Result<Arc<mem::MaybeUninit<T>>, AllocError> {
576         unsafe {
577             Ok(Arc::from_ptr(Arc::try_allocate_for_layout(
578                 Layout::new::<T>(),
579                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
580                 |mem| mem as *mut ArcInner<mem::MaybeUninit<T>>,
581             )?))
582         }
583     }
584     /// Returns the inner value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
585     ///
586     /// Otherwise, an [`Err`] is returned with the same `Arc` that was
587     /// passed in.
588     ///
589     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
590     ///
591     /// # Examples
592     ///
593     /// ```
594     /// use std::sync::Arc;
595     ///
596     /// let x = Arc::new(3);
597     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
598     ///
599     /// let x = Arc::new(4);
600     /// let _y = Arc::clone(&x);
601     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
602     /// ```
603     #[inline]
604     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
605     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
606         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Relaxed, Relaxed).is_err() {
607             return Err(this);
608         }
609
610         acquire!(this.inner().strong);
611
612         unsafe {
613             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
614
615             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
616             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
617             mem::forget(this);
618
619             Ok(elem)
620         }
621     }
622 }
623
624 impl<T> Arc<[T]> {
625     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents.
626     ///
627     /// # Examples
628     ///
629     /// ```
630     /// #![feature(new_uninit)]
631     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
632     ///
633     /// use std::sync::Arc;
634     ///
635     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
636     ///
637     /// let values = unsafe {
638     ///     // Deferred initialization:
639     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
640     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
641     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
642     ///
643     ///     values.assume_init()
644     /// };
645     ///
646     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
647     /// ```
648     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
649     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
650     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
651         unsafe { Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_slice(len)) }
652     }
653
654     /// Constructs a new atomically reference-counted slice with uninitialized contents, with the memory being
655     /// filled with `0` bytes.
656     ///
657     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
658     /// incorrect usage of this method.
659     ///
660     /// # Examples
661     ///
662     /// ```
663     /// #![feature(new_uninit)]
664     ///
665     /// use std::sync::Arc;
666     ///
667     /// let values = Arc::<[u32]>::new_zeroed_slice(3);
668     /// let values = unsafe { values.assume_init() };
669     ///
670     /// assert_eq!(*values, [0, 0, 0])
671     /// ```
672     ///
673     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
674     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
675     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
676     pub fn new_zeroed_slice(len: usize) -> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
677         unsafe {
678             Arc::from_ptr(Arc::allocate_for_layout(
679                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
680                 |layout| Global.allocate_zeroed(layout),
681                 |mem| {
682                     ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len)
683                         as *mut ArcInner<[mem::MaybeUninit<T>]>
684                 },
685             ))
686         }
687     }
688 }
689
690 impl<T> Arc<mem::MaybeUninit<T>> {
691     /// Converts to `Arc<T>`.
692     ///
693     /// # Safety
694     ///
695     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
696     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
697     /// really is in an initialized state.
698     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
699     /// causes immediate undefined behavior.
700     ///
701     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
702     ///
703     /// # Examples
704     ///
705     /// ```
706     /// #![feature(new_uninit)]
707     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
708     ///
709     /// use std::sync::Arc;
710     ///
711     /// let mut five = Arc::<u32>::new_uninit();
712     ///
713     /// let five = unsafe {
714     ///     // Deferred initialization:
715     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
716     ///
717     ///     five.assume_init()
718     /// };
719     ///
720     /// assert_eq!(*five, 5)
721     /// ```
722     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
723     #[inline]
724     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<T> {
725         Arc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
726     }
727 }
728
729 impl<T> Arc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
730     /// Converts to `Arc<[T]>`.
731     ///
732     /// # Safety
733     ///
734     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
735     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
736     /// really is in an initialized state.
737     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
738     /// causes immediate undefined behavior.
739     ///
740     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
741     ///
742     /// # Examples
743     ///
744     /// ```
745     /// #![feature(new_uninit)]
746     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
747     ///
748     /// use std::sync::Arc;
749     ///
750     /// let mut values = Arc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
751     ///
752     /// let values = unsafe {
753     ///     // Deferred initialization:
754     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
755     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
756     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
757     ///
758     ///     values.assume_init()
759     /// };
760     ///
761     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
762     /// ```
763     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
764     #[inline]
765     pub unsafe fn assume_init(self) -> Arc<[T]> {
766         unsafe { Arc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _) }
767     }
768 }
769
770 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
771     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
772     ///
773     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
774     /// [`Arc::from_raw`].
775     ///
776     /// # Examples
777     ///
778     /// ```
779     /// use std::sync::Arc;
780     ///
781     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
782     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
783     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
784     /// ```
785     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
786     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
787         let ptr = Self::as_ptr(&this);
788         mem::forget(this);
789         ptr
790     }
791
792     /// Provides a raw pointer to the data.
793     ///
794     /// The counts are not affected in any way and the `Arc` is not consumed. The pointer is valid for
795     /// as long as there are strong counts in the `Arc`.
796     ///
797     /// # Examples
798     ///
799     /// ```
800     /// use std::sync::Arc;
801     ///
802     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
803     /// let y = Arc::clone(&x);
804     /// let x_ptr = Arc::as_ptr(&x);
805     /// assert_eq!(x_ptr, Arc::as_ptr(&y));
806     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
807     /// ```
808     #[stable(feature = "rc_as_ptr", since = "1.45.0")]
809     pub fn as_ptr(this: &Self) -> *const T {
810         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
811
812         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref or RcBoxPtr::inner because
813         // this is required to retain raw/mut provenance such that e.g. `get_mut` can
814         // write through the pointer after the Rc is recovered through `from_raw`.
815         unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
816     }
817
818     /// Constructs an `Arc<T>` from a raw pointer.
819     ///
820     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
821     /// [`Arc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size and
822     /// alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
823     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
824     /// basically like transmuting references of different types. See
825     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
826     /// restrictions apply in this case.
827     ///
828     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
829     /// dropped once.
830     ///
831     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
832     /// even if the returned `Arc<T>` is never accessed.
833     ///
834     /// [into_raw]: Arc::into_raw
835     /// [transmute]: core::mem::transmute
836     ///
837     /// # Examples
838     ///
839     /// ```
840     /// use std::sync::Arc;
841     ///
842     /// let x = Arc::new("hello".to_owned());
843     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
844     ///
845     /// unsafe {
846     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
847     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
848     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
849     ///
850     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
851     /// }
852     ///
853     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
854     /// ```
855     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
856     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
857         unsafe {
858             let offset = data_offset(ptr);
859
860             // Reverse the offset to find the original ArcInner.
861             let arc_ptr = (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset));
862
863             Self::from_ptr(arc_ptr)
864         }
865     }
866
867     /// Creates a new [`Weak`] pointer to this allocation.
868     ///
869     /// # Examples
870     ///
871     /// ```
872     /// use std::sync::Arc;
873     ///
874     /// let five = Arc::new(5);
875     ///
876     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
877     /// ```
878     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
879     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
880         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
881         // below.
882         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
883
884         loop {
885             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
886             if cur == usize::MAX {
887                 hint::spin_loop();
888                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
889                 continue;
890             }
891
892             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
893             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
894             // to deal with overflow.
895
896             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
897             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
898             // events prior to that write happen before this read.
899             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
900                 Ok(_) => {
901                     // Make sure we do not create a dangling Weak
902                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr.as_ptr()));
903                     return Weak { ptr: this.ptr };
904                 }
905                 Err(old) => cur = old,
906             }
907         }
908     }
909
910     /// Gets the number of [`Weak`] pointers to this allocation.
911     ///
912     /// # Safety
913     ///
914     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
915     /// Another thread can change the weak count at any time,
916     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
917     ///
918     /// # Examples
919     ///
920     /// ```
921     /// use std::sync::Arc;
922     ///
923     /// let five = Arc::new(5);
924     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
925     ///
926     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
927     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
928     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
929     /// ```
930     #[inline]
931     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
932     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
933         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
934         // If the weak count is currently locked, the value of the
935         // count was 0 just before taking the lock.
936         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
937     }
938
939     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this allocation.
940     ///
941     /// # Safety
942     ///
943     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
944     /// Another thread can change the strong count at any time,
945     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
946     ///
947     /// # Examples
948     ///
949     /// ```
950     /// use std::sync::Arc;
951     ///
952     /// let five = Arc::new(5);
953     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
954     ///
955     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
956     /// // the `Arc` between threads.
957     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
958     /// ```
959     #[inline]
960     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
961     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
962         this.inner().strong.load(SeqCst)
963     }
964
965     /// Increments the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
966     /// provided pointer by one.
967     ///
968     /// # Safety
969     ///
970     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
971     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
972     /// least 1) for the duration of this method.
973     ///
974     /// # Examples
975     ///
976     /// ```
977     /// use std::sync::Arc;
978     ///
979     /// let five = Arc::new(5);
980     ///
981     /// unsafe {
982     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
983     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
984     ///
985     ///     // This assertion is deterministic because we haven't shared
986     ///     // the `Arc` between threads.
987     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
988     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
989     /// }
990     /// ```
991     #[inline]
992     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
993     pub unsafe fn increment_strong_count(ptr: *const T) {
994         // Retain Arc, but don't touch refcount by wrapping in ManuallyDrop
995         let arc = unsafe { mem::ManuallyDrop::new(Arc::<T>::from_raw(ptr)) };
996         // Now increase refcount, but don't drop new refcount either
997         let _arc_clone: mem::ManuallyDrop<_> = arc.clone();
998     }
999
1000     /// Decrements the strong reference count on the `Arc<T>` associated with the
1001     /// provided pointer by one.
1002     ///
1003     /// # Safety
1004     ///
1005     /// The pointer must have been obtained through `Arc::into_raw`, and the
1006     /// associated `Arc` instance must be valid (i.e. the strong count must be at
1007     /// least 1) when invoking this method. This method can be used to release the final
1008     /// `Arc` and backing storage, but **should not** be called after the final `Arc` has been
1009     /// released.
1010     ///
1011     /// # Examples
1012     ///
1013     /// ```
1014     /// use std::sync::Arc;
1015     ///
1016     /// let five = Arc::new(5);
1017     ///
1018     /// unsafe {
1019     ///     let ptr = Arc::into_raw(five);
1020     ///     Arc::increment_strong_count(ptr);
1021     ///
1022     ///     // Those assertions are deterministic because we haven't shared
1023     ///     // the `Arc` between threads.
1024     ///     let five = Arc::from_raw(ptr);
1025     ///     assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
1026     ///     Arc::decrement_strong_count(ptr);
1027     ///     assert_eq!(1, Arc::strong_count(&five));
1028     /// }
1029     /// ```
1030     #[inline]
1031     #[stable(feature = "arc_mutate_strong_count", since = "1.51.0")]
1032     pub unsafe fn decrement_strong_count(ptr: *const T) {
1033         unsafe { mem::drop(Arc::from_raw(ptr)) };
1034     }
1035
1036     #[inline]
1037     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
1038         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
1039         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
1040         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
1041         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
1042         // contents.
1043         unsafe { self.ptr.as_ref() }
1044     }
1045
1046     // Non-inlined part of `drop`.
1047     #[inline(never)]
1048     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
1049         // Destroy the data at this time, even though we may not free the box
1050         // allocation itself (there may still be weak pointers lying around).
1051         unsafe { ptr::drop_in_place(Self::get_mut_unchecked(self)) };
1052
1053         // Drop the weak ref collectively held by all strong references
1054         drop(Weak { ptr: self.ptr });
1055     }
1056
1057     #[inline]
1058     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
1059     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same allocation
1060     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
1061     ///
1062     /// # Examples
1063     ///
1064     /// ```
1065     /// use std::sync::Arc;
1066     ///
1067     /// let five = Arc::new(5);
1068     /// let same_five = Arc::clone(&five);
1069     /// let other_five = Arc::new(5);
1070     ///
1071     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1072     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1073     /// ```
1074     ///
1075     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1076     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1077         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1078     }
1079 }
1080
1081 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1082     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1083     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
1084     ///
1085     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1086     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1087     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1088     unsafe fn allocate_for_layout(
1089         value_layout: Layout,
1090         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1091         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1092     ) -> *mut ArcInner<T> {
1093         // Calculate layout using the given value layout.
1094         // Previously, layout was calculated on the expression
1095         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1096         // reference (see #54908).
1097         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1098         unsafe {
1099             Arc::try_allocate_for_layout(value_layout, allocate, mem_to_arcinner)
1100                 .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout))
1101         }
1102     }
1103
1104     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for
1105     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided,
1106     /// returning an error if allocation fails.
1107     ///
1108     /// The function `mem_to_arcinner` is called with the data pointer
1109     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `ArcInner<T>`.
1110     unsafe fn try_allocate_for_layout(
1111         value_layout: Layout,
1112         allocate: impl FnOnce(Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError>,
1113         mem_to_arcinner: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut ArcInner<T>,
1114     ) -> Result<*mut ArcInner<T>, AllocError> {
1115         // Calculate layout using the given value layout.
1116         // Previously, layout was calculated on the expression
1117         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
1118         // reference (see #54908).
1119         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
1120
1121         let ptr = allocate(layout)?;
1122
1123         // Initialize the ArcInner
1124         let inner = mem_to_arcinner(ptr.as_non_null_ptr().as_ptr());
1125         debug_assert_eq!(unsafe { Layout::for_value(&*inner) }, layout);
1126
1127         unsafe {
1128             ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
1129             ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
1130         }
1131
1132         Ok(inner)
1133     }
1134
1135     /// Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized inner value.
1136     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1137     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
1138         // Allocate for the `ArcInner<T>` using the given value.
1139         unsafe {
1140             Self::allocate_for_layout(
1141                 Layout::for_value(&*ptr),
1142                 |layout| Global.allocate(layout),
1143                 |mem| (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value(mem) as *mut ArcInner<T>,
1144             )
1145         }
1146     }
1147
1148     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1149     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1150         unsafe {
1151             let (box_unique, alloc) = Box::into_unique(v);
1152             let bptr = box_unique.as_ptr();
1153
1154             let value_size = size_of_val(&*bptr);
1155             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
1156
1157             // Copy value as bytes
1158             ptr::copy_nonoverlapping(
1159                 bptr as *const T as *const u8,
1160                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
1161                 value_size,
1162             );
1163
1164             // Free the allocation without dropping its contents
1165             box_free(box_unique, alloc);
1166
1167             Self::from_ptr(ptr)
1168         }
1169     }
1170 }
1171
1172 impl<T> Arc<[T]> {
1173     /// Allocates an `ArcInner<[T]>` with the given length.
1174     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1175     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut ArcInner<[T]> {
1176         unsafe {
1177             Self::allocate_for_layout(
1178                 Layout::array::<T>(len).unwrap(),
1179                 |layout| Global.allocate(layout),
1180                 |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut ArcInner<[T]>,
1181             )
1182         }
1183     }
1184
1185     /// Copy elements from slice into newly allocated Arc<\[T\]>
1186     ///
1187     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`.
1188     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1189     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1190         unsafe {
1191             let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1192
1193             ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T, v.len());
1194
1195             Self::from_ptr(ptr)
1196         }
1197     }
1198
1199     /// Constructs an `Arc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1200     ///
1201     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1202     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1203     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Arc<[T]> {
1204         // Panic guard while cloning T elements.
1205         // In the event of a panic, elements that have been written
1206         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
1207         struct Guard<T> {
1208             mem: NonNull<u8>,
1209             elems: *mut T,
1210             layout: Layout,
1211             n_elems: usize,
1212         }
1213
1214         impl<T> Drop for Guard<T> {
1215             fn drop(&mut self) {
1216                 unsafe {
1217                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1218                     ptr::drop_in_place(slice);
1219
1220                     Global.deallocate(self.mem, self.layout);
1221                 }
1222             }
1223         }
1224
1225         unsafe {
1226             let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1227
1228             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1229             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1230
1231             // Pointer to first element
1232             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
1233
1234             let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1235
1236             for (i, item) in iter.enumerate() {
1237                 ptr::write(elems.add(i), item);
1238                 guard.n_elems += 1;
1239             }
1240
1241             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
1242             mem::forget(guard);
1243
1244             Self::from_ptr(ptr)
1245         }
1246     }
1247 }
1248
1249 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1250 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1251 trait ArcFromSlice<T> {
1252     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1253 }
1254
1255 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1256 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1257     #[inline]
1258     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1259         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1260     }
1261 }
1262
1263 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1264 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
1265     #[inline]
1266     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1267         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
1268     }
1269 }
1270
1271 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1272 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
1273     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
1274     ///
1275     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1276     /// strong reference count.
1277     ///
1278     /// # Examples
1279     ///
1280     /// ```
1281     /// use std::sync::Arc;
1282     ///
1283     /// let five = Arc::new(5);
1284     ///
1285     /// let _ = Arc::clone(&five);
1286     /// ```
1287     #[inline]
1288     fn clone(&self) -> Arc<T> {
1289         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
1290         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
1291         // the object.
1292         //
1293         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
1294         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
1295         // references to an object can only be formed from an existing
1296         // reference, and passing an existing reference from one thread to
1297         // another must already provide any required synchronization.
1298         //
1299         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1300         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
1301
1302         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
1303         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
1304         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
1305         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
1306         // the reference count at once. This branch will never be taken in
1307         // any realistic program.
1308         //
1309         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
1310         // don't care to support it.
1311         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1312             abort();
1313         }
1314
1315         Self::from_inner(self.ptr)
1316     }
1317 }
1318
1319 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1320 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
1321     type Target = T;
1322
1323     #[inline]
1324     fn deref(&self) -> &T {
1325         &self.inner().data
1326     }
1327 }
1328
1329 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1330 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
1331
1332 impl<T: Clone> Arc<T> {
1333     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
1334     ///
1335     /// If there are other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation,
1336     /// then `make_mut` will create a new allocation and invoke [`clone`][clone] on the inner value
1337     /// to ensure unique ownership. This is also referred to as clone-on-write.
1338     ///
1339     /// Note that this differs from the behavior of [`Rc::make_mut`] which disassociates
1340     /// any remaining `Weak` pointers.
1341     ///
1342     /// See also [`get_mut`][get_mut], which will fail rather than cloning.
1343     ///
1344     /// [clone]: Clone::clone
1345     /// [get_mut]: Arc::get_mut
1346     /// [`Rc::make_mut`]: super::rc::Rc::make_mut
1347     ///
1348     /// # Examples
1349     ///
1350     /// ```
1351     /// use std::sync::Arc;
1352     ///
1353     /// let mut data = Arc::new(5);
1354     ///
1355     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1356     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
1357     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
1358     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
1359     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
1360     ///
1361     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
1362     /// assert_eq!(*data, 8);
1363     /// assert_eq!(*other_data, 12);
1364     /// ```
1365     #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
1366     #[inline]
1367     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1368     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
1369         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
1370         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
1371         // the memory to be deallocated.
1372         //
1373         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
1374         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
1375         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
1376         // deallocated.
1377         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
1378             // Another strong pointer exists, so we must clone.
1379             // Pre-allocate memory to allow writing the cloned value directly.
1380             let mut arc = Self::new_uninit();
1381             unsafe {
1382                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1383                 (**this).write_clone_into_raw(data.as_mut_ptr());
1384                 *this = arc.assume_init();
1385             }
1386         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
1387             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
1388             // optimization: we are always racing with weak pointers being
1389             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
1390
1391             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
1392             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
1393             // invalidate the other weak refs.
1394
1395             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
1396             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
1397             // locked by a thread with a strong reference.
1398
1399             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
1400             // up the ArcInner as needed.
1401             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
1402
1403             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
1404             let mut arc = Self::new_uninit();
1405             unsafe {
1406                 let data = Arc::get_mut_unchecked(&mut arc);
1407                 data.as_mut_ptr().copy_from_nonoverlapping(&**this, 1);
1408                 ptr::write(this, arc.assume_init());
1409             }
1410         } else {
1411             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
1412             // strong ref count.
1413             this.inner().strong.store(1, Release);
1414         }
1415
1416         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
1417         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
1418         unsafe { Self::get_mut_unchecked(this) }
1419     }
1420 }
1421
1422 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
1423     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`, if there are
1424     /// no other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation.
1425     ///
1426     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
1427     /// mutate a shared value.
1428     ///
1429     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
1430     /// the inner value when there are other pointers.
1431     ///
1432     /// [make_mut]: Arc::make_mut
1433     /// [clone]: Clone::clone
1434     ///
1435     /// # Examples
1436     ///
1437     /// ```
1438     /// use std::sync::Arc;
1439     ///
1440     /// let mut x = Arc::new(3);
1441     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1442     /// assert_eq!(*x, 4);
1443     ///
1444     /// let _y = Arc::clone(&x);
1445     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1446     /// ```
1447     #[inline]
1448     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
1449     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
1450         if this.is_unique() {
1451             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
1452             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
1453             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
1454             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
1455             // reference to the inner data.
1456             unsafe { Some(Arc::get_mut_unchecked(this)) }
1457         } else {
1458             None
1459         }
1460     }
1461
1462     /// Returns a mutable reference into the given `Arc`,
1463     /// without any check.
1464     ///
1465     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
1466     ///
1467     /// [`get_mut`]: Arc::get_mut
1468     ///
1469     /// # Safety
1470     ///
1471     /// Any other `Arc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
1472     /// for the duration of the returned borrow.
1473     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
1474     /// for example immediately after `Arc::new`.
1475     ///
1476     /// # Examples
1477     ///
1478     /// ```
1479     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
1480     ///
1481     /// use std::sync::Arc;
1482     ///
1483     /// let mut x = Arc::new(String::new());
1484     /// unsafe {
1485     ///     Arc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
1486     /// }
1487     /// assert_eq!(*x, "foo");
1488     /// ```
1489     #[inline]
1490     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
1491     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
1492         // We are careful to *not* create a reference covering the "count" fields, as
1493         // this would alias with concurrent access to the reference counts (e.g. by `Weak`).
1494         unsafe { &mut (*this.ptr.as_ptr()).data }
1495     }
1496
1497     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
1498     /// the underlying data.
1499     ///
1500     /// Note that this requires locking the weak ref count.
1501     fn is_unique(&mut self) -> bool {
1502         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
1503         // holder.
1504         //
1505         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
1506         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
1507         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
1508         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
1509         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
1510             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
1511             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
1512             // is being dropped.
1513             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
1514
1515             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
1516             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
1517             // after the write.
1518             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
1519             unique
1520         } else {
1521             false
1522         }
1523     }
1524 }
1525
1526 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1527 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
1528     /// Drops the `Arc`.
1529     ///
1530     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1531     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1532     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1533     ///
1534     /// # Examples
1535     ///
1536     /// ```
1537     /// use std::sync::Arc;
1538     ///
1539     /// struct Foo;
1540     ///
1541     /// impl Drop for Foo {
1542     ///     fn drop(&mut self) {
1543     ///         println!("dropped!");
1544     ///     }
1545     /// }
1546     ///
1547     /// let foo  = Arc::new(Foo);
1548     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
1549     ///
1550     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1551     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1552     /// ```
1553     #[inline]
1554     fn drop(&mut self) {
1555         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
1556         // with other threads unless we are going to delete the object. This
1557         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
1558         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
1559             return;
1560         }
1561
1562         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
1563         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
1564         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
1565         // means that use of the data happens before decreasing the reference
1566         // count, which happens before this fence, which happens before the
1567         // deletion of the data.
1568         //
1569         // As explained in the [Boost documentation][1],
1570         //
1571         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
1572         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
1573         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
1574         // > operation after dropping a reference (any access to the object
1575         // > through this reference must obviously happened before), and an
1576         // > "acquire" operation before deleting the object.
1577         //
1578         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
1579         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
1580         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
1581         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1582         // running in thread B.
1583         //
1584         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1585         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1586         // situations. See [2].
1587         //
1588         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1589         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1590         acquire!(self.inner().strong);
1591
1592         unsafe {
1593             self.drop_slow();
1594         }
1595     }
1596 }
1597
1598 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1599     #[inline]
1600     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1601     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1602     ///
1603     /// # Examples
1604     ///
1605     /// ```
1606     /// use std::any::Any;
1607     /// use std::sync::Arc;
1608     ///
1609     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1610     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1611     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1612     ///     }
1613     /// }
1614     ///
1615     /// let my_string = "Hello World".to_string();
1616     /// print_if_string(Arc::new(my_string));
1617     /// print_if_string(Arc::new(0i8));
1618     /// ```
1619     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1620     where
1621         T: Any + Send + Sync + 'static,
1622     {
1623         if (*self).is::<T>() {
1624             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1625             mem::forget(self);
1626             Ok(Arc::from_inner(ptr))
1627         } else {
1628             Err(self)
1629         }
1630     }
1631 }
1632
1633 impl<T> Weak<T> {
1634     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1635     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1636     ///
1637     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1638     ///
1639     /// # Examples
1640     ///
1641     /// ```
1642     /// use std::sync::Weak;
1643     ///
1644     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1645     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1646     /// ```
1647     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1648     pub fn new() -> Weak<T> {
1649         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0") }
1650     }
1651 }
1652
1653 /// Helper type to allow accessing the reference counts without
1654 /// making any assertions about the data field.
1655 struct WeakInner<'a> {
1656     weak: &'a atomic::AtomicUsize,
1657     strong: &'a atomic::AtomicUsize,
1658 }
1659
1660 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1661     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1662     ///
1663     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling,
1664     /// unaligned or even [`null`] otherwise.
1665     ///
1666     /// # Examples
1667     ///
1668     /// ```
1669     /// use std::sync::Arc;
1670     /// use std::ptr;
1671     ///
1672     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1673     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1674     /// // Both point to the same object
1675     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_ptr()));
1676     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1677     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1678     ///
1679     /// drop(strong);
1680     /// // But not any more. We can do weak.as_ptr(), but accessing the pointer would lead to
1681     /// // undefined behaviour.
1682     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_ptr() });
1683     /// ```
1684     ///
1685     /// [`null`]: core::ptr::null
1686     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1687     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1688         let ptr: *mut ArcInner<T> = NonNull::as_ptr(self.ptr);
1689
1690         if is_dangling(ptr) {
1691             // If the pointer is dangling, we return the sentinel directly. This cannot be
1692             // a valid payload address, as the payload is at least as aligned as ArcInner (usize).
1693             ptr as *const T
1694         } else {
1695             // SAFETY: if is_dangling returns false, then the pointer is dereferencable.
1696             // The payload may be dropped at this point, and we have to maintain provenance,
1697             // so use raw pointer manipulation.
1698             unsafe { ptr::addr_of_mut!((*ptr).data) }
1699         }
1700     }
1701
1702     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1703     ///
1704     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, while still preserving the ownership of
1705     /// one weak reference (the weak count is not modified by this operation). It can be turned
1706     /// back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1707     ///
1708     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1709     /// [`as_ptr`] apply.
1710     ///
1711     /// # Examples
1712     ///
1713     /// ```
1714     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1715     ///
1716     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1717     /// let weak = Arc::downgrade(&strong);
1718     /// let raw = weak.into_raw();
1719     ///
1720     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1721     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1722     ///
1723     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1724     /// assert_eq!(0, Arc::weak_count(&strong));
1725     /// ```
1726     ///
1727     /// [`from_raw`]: Weak::from_raw
1728     /// [`as_ptr`]: Weak::as_ptr
1729     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1730     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1731         let result = self.as_ptr();
1732         mem::forget(self);
1733         result
1734     }
1735
1736     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1737     ///
1738     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1739     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1740     ///
1741     /// It takes ownership of one weak reference (with the exception of pointers created by [`new`],
1742     /// as these don't own anything; the method still works on them).
1743     ///
1744     /// # Safety
1745     ///
1746     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] and must still own its potential
1747     /// weak reference.
1748     ///
1749     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this. Nevertheless, this
1750     /// takes ownership of one weak reference currently represented as a raw pointer (the weak
1751     /// count is not modified by this operation) and therefore it must be paired with a previous
1752     /// call to [`into_raw`].
1753     /// # Examples
1754     ///
1755     /// ```
1756     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1757     ///
1758     /// let strong = Arc::new("hello".to_owned());
1759     ///
1760     /// let raw_1 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1761     /// let raw_2 = Arc::downgrade(&strong).into_raw();
1762     ///
1763     /// assert_eq!(2, Arc::weak_count(&strong));
1764     ///
1765     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1766     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&strong));
1767     ///
1768     /// drop(strong);
1769     ///
1770     /// // Decrement the last weak count.
1771     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1772     /// ```
1773     ///
1774     /// [`new`]: Weak::new
1775     /// [`into_raw`]: Weak::into_raw
1776     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
1777     /// [`forget`]: std::mem::forget
1778     #[stable(feature = "weak_into_raw", since = "1.45.0")]
1779     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1780         // See Weak::as_ptr for context on how the input pointer is derived.
1781
1782         let ptr = if is_dangling(ptr as *mut T) {
1783             // This is a dangling Weak.
1784             ptr as *mut ArcInner<T>
1785         } else {
1786             // Otherwise, we're guaranteed the pointer came from a nondangling Weak.
1787             // SAFETY: data_offset is safe to call, as ptr references a real (potentially dropped) T.
1788             let offset = unsafe { data_offset(ptr) };
1789             // Thus, we reverse the offset to get the whole RcBox.
1790             // SAFETY: the pointer originated from a Weak, so this offset is safe.
1791             unsafe { (ptr as *mut ArcInner<T>).set_ptr_value((ptr as *mut u8).offset(-offset)) }
1792         };
1793
1794         // SAFETY: we now have recovered the original Weak pointer, so can create the Weak.
1795         Weak { ptr: unsafe { NonNull::new_unchecked(ptr) } }
1796     }
1797 }
1798
1799 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1800     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], delaying
1801     /// dropping of the inner value if successful.
1802     ///
1803     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1804     ///
1805     /// # Examples
1806     ///
1807     /// ```
1808     /// use std::sync::Arc;
1809     ///
1810     /// let five = Arc::new(5);
1811     ///
1812     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1813     ///
1814     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1815     /// assert!(strong_five.is_some());
1816     ///
1817     /// // Destroy all strong pointers.
1818     /// drop(strong_five);
1819     /// drop(five);
1820     ///
1821     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1822     /// ```
1823     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1824     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1825         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1826         // fetch_add as this function should never take the reference count
1827         // from zero to one.
1828         let inner = self.inner()?;
1829
1830         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1831         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1832         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1833         // confirmed via the CAS below.
1834         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1835
1836         loop {
1837             if n == 0 {
1838                 return None;
1839             }
1840
1841             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1842             if n > MAX_REFCOUNT {
1843                 abort();
1844             }
1845
1846             // Relaxed is fine for the failure case because we don't have any expectations about the new state.
1847             // Acquire is necessary for the success case to synchronise with `Arc::new_cyclic`, when the inner
1848             // value can be initialized after `Weak` references have already been created. In that case, we
1849             // expect to observe the fully initialized value.
1850             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Acquire, Relaxed) {
1851                 Ok(_) => return Some(Arc::from_inner(self.ptr)), // null checked above
1852                 Err(old) => n = old,
1853             }
1854         }
1855     }
1856
1857     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this allocation.
1858     ///
1859     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1860     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1861     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1862         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong.load(SeqCst) } else { 0 }
1863     }
1864
1865     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1866     /// allocation.
1867     ///
1868     /// If `self` was created using [`Weak::new`], or if there are no remaining
1869     /// strong pointers, this will return 0.
1870     ///
1871     /// # Accuracy
1872     ///
1873     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1874     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1875     /// `Weak`s pointing to the same allocation.
1876     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1877     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1878         self.inner()
1879             .map(|inner| {
1880                 let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1881                 let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1882                 if strong == 0 {
1883                     0
1884                 } else {
1885                     // Since we observed that there was at least one strong pointer
1886                     // after reading the weak count, we know that the implicit weak
1887                     // reference (present whenever any strong references are alive)
1888                     // was still around when we observed the weak count, and can
1889                     // therefore safely subtract it.
1890                     weak - 1
1891                 }
1892             })
1893             .unwrap_or(0)
1894     }
1895
1896     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1897     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1898     #[inline]
1899     fn inner(&self) -> Option<WeakInner<'_>> {
1900         if is_dangling(self.ptr.as_ptr()) {
1901             None
1902         } else {
1903             // We are careful to *not* create a reference covering the "data" field, as
1904             // the field may be mutated concurrently (for example, if the last `Arc`
1905             // is dropped, the data field will be dropped in-place).
1906             Some(unsafe {
1907                 let ptr = self.ptr.as_ptr();
1908                 WeakInner { strong: &(*ptr).strong, weak: &(*ptr).weak }
1909             })
1910         }
1911     }
1912
1913     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1914     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1915     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1916     ///
1917     /// # Notes
1918     ///
1919     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1920     /// other, even though they don't point to any allocation.
1921     ///
1922     /// # Examples
1923     ///
1924     /// ```
1925     /// use std::sync::Arc;
1926     ///
1927     /// let first_rc = Arc::new(5);
1928     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1929     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1930     ///
1931     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1932     ///
1933     /// let third_rc = Arc::new(5);
1934     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1935     ///
1936     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1937     /// ```
1938     ///
1939     /// Comparing `Weak::new`.
1940     ///
1941     /// ```
1942     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1943     ///
1944     /// let first = Weak::new();
1945     /// let second = Weak::new();
1946     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1947     ///
1948     /// let third_rc = Arc::new(());
1949     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1950     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1951     /// ```
1952     ///
1953     /// [`ptr::eq`]: core::ptr::eq
1954     #[inline]
1955     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1956     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1957         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1958     }
1959 }
1960
1961 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1962 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1963     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1964     ///
1965     /// # Examples
1966     ///
1967     /// ```
1968     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1969     ///
1970     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
1971     ///
1972     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1973     /// ```
1974     #[inline]
1975     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1976         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
1977             inner
1978         } else {
1979             return Weak { ptr: self.ptr };
1980         };
1981         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
1982         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
1983         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
1984         // running this code in that case).
1985         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
1986
1987         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
1988         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1989             abort();
1990         }
1991
1992         Weak { ptr: self.ptr }
1993     }
1994 }
1995
1996 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1997 impl<T> Default for Weak<T> {
1998     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
1999     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
2000     /// gives [`None`].
2001     ///
2002     /// [`upgrade`]: Weak::upgrade
2003     ///
2004     /// # Examples
2005     ///
2006     /// ```
2007     /// use std::sync::Weak;
2008     ///
2009     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2010     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2011     /// ```
2012     fn default() -> Weak<T> {
2013         Weak::new()
2014     }
2015 }
2016
2017 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
2018 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
2019     /// Drops the `Weak` pointer.
2020     ///
2021     /// # Examples
2022     ///
2023     /// ```
2024     /// use std::sync::{Arc, Weak};
2025     ///
2026     /// struct Foo;
2027     ///
2028     /// impl Drop for Foo {
2029     ///     fn drop(&mut self) {
2030     ///         println!("dropped!");
2031     ///     }
2032     /// }
2033     ///
2034     /// let foo = Arc::new(Foo);
2035     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
2036     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
2037     ///
2038     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
2039     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
2040     ///
2041     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
2042     /// ```
2043     fn drop(&mut self) {
2044         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
2045         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
2046         // the memory orderings
2047         //
2048         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
2049         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
2050         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
2051         // ref, which can only happen after the lock is released.
2052         let inner = if let Some(inner) = self.inner() { inner } else { return };
2053
2054         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
2055             acquire!(inner.weak);
2056             unsafe { Global.deallocate(self.ptr.cast(), Layout::for_value_raw(self.ptr.as_ptr())) }
2057         }
2058     }
2059 }
2060
2061 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2062 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
2063     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2064     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
2065 }
2066
2067 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2068 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2069     #[inline]
2070     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2071         **self == **other
2072     }
2073     #[inline]
2074     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2075         **self != **other
2076     }
2077 }
2078
2079 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
2080 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
2081 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
2082 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
2083 /// the same value, than two `&T`s.
2084 ///
2085 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
2086 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2087 impl<T: ?Sized + crate::rc::MarkerEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
2088     #[inline]
2089     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2090         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
2091     }
2092
2093     #[inline]
2094     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2095         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
2096     }
2097 }
2098
2099 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2100 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
2101     /// Equality for two `Arc`s.
2102     ///
2103     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
2104     /// stored in different allocation.
2105     ///
2106     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2107     /// two `Arc`s that point to the same allocation are always equal.
2108     ///
2109     /// # Examples
2110     ///
2111     /// ```
2112     /// use std::sync::Arc;
2113     ///
2114     /// let five = Arc::new(5);
2115     ///
2116     /// assert!(five == Arc::new(5));
2117     /// ```
2118     #[inline]
2119     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2120         ArcEqIdent::eq(self, other)
2121     }
2122
2123     /// Inequality for two `Arc`s.
2124     ///
2125     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
2126     ///
2127     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
2128     /// two `Arc`s that point to the same value are never unequal.
2129     ///
2130     /// # Examples
2131     ///
2132     /// ```
2133     /// use std::sync::Arc;
2134     ///
2135     /// let five = Arc::new(5);
2136     ///
2137     /// assert!(five != Arc::new(6));
2138     /// ```
2139     #[inline]
2140     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2141         ArcEqIdent::ne(self, other)
2142     }
2143 }
2144
2145 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2146 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
2147     /// Partial comparison for two `Arc`s.
2148     ///
2149     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
2150     ///
2151     /// # Examples
2152     ///
2153     /// ```
2154     /// use std::sync::Arc;
2155     /// use std::cmp::Ordering;
2156     ///
2157     /// let five = Arc::new(5);
2158     ///
2159     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
2160     /// ```
2161     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
2162         (**self).partial_cmp(&**other)
2163     }
2164
2165     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
2166     ///
2167     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
2168     ///
2169     /// # Examples
2170     ///
2171     /// ```
2172     /// use std::sync::Arc;
2173     ///
2174     /// let five = Arc::new(5);
2175     ///
2176     /// assert!(five < Arc::new(6));
2177     /// ```
2178     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2179         *(*self) < *(*other)
2180     }
2181
2182     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2183     ///
2184     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
2185     ///
2186     /// # Examples
2187     ///
2188     /// ```
2189     /// use std::sync::Arc;
2190     ///
2191     /// let five = Arc::new(5);
2192     ///
2193     /// assert!(five <= Arc::new(5));
2194     /// ```
2195     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2196         *(*self) <= *(*other)
2197     }
2198
2199     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
2200     ///
2201     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
2202     ///
2203     /// # Examples
2204     ///
2205     /// ```
2206     /// use std::sync::Arc;
2207     ///
2208     /// let five = Arc::new(5);
2209     ///
2210     /// assert!(five > Arc::new(4));
2211     /// ```
2212     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2213         *(*self) > *(*other)
2214     }
2215
2216     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
2217     ///
2218     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
2219     ///
2220     /// # Examples
2221     ///
2222     /// ```
2223     /// use std::sync::Arc;
2224     ///
2225     /// let five = Arc::new(5);
2226     ///
2227     /// assert!(five >= Arc::new(5));
2228     /// ```
2229     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
2230         *(*self) >= *(*other)
2231     }
2232 }
2233 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2234 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
2235     /// Comparison for two `Arc`s.
2236     ///
2237     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
2238     ///
2239     /// # Examples
2240     ///
2241     /// ```
2242     /// use std::sync::Arc;
2243     /// use std::cmp::Ordering;
2244     ///
2245     /// let five = Arc::new(5);
2246     ///
2247     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
2248     /// ```
2249     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
2250         (**self).cmp(&**other)
2251     }
2252 }
2253 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2254 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
2255
2256 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2257 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
2258     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2259         fmt::Display::fmt(&**self, f)
2260     }
2261 }
2262
2263 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2264 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
2265     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2266         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
2267     }
2268 }
2269
2270 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2271 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
2272     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2273         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
2274     }
2275 }
2276
2277 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2278 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
2279     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
2280     ///
2281     /// # Examples
2282     ///
2283     /// ```
2284     /// use std::sync::Arc;
2285     ///
2286     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
2287     /// assert_eq!(*x, 0);
2288     /// ```
2289     fn default() -> Arc<T> {
2290         Arc::new(Default::default())
2291     }
2292 }
2293
2294 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2295 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
2296     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
2297         (**self).hash(state)
2298     }
2299 }
2300
2301 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
2302 impl<T> From<T> for Arc<T> {
2303     /// Converts a `T` into an `Arc<T>`
2304     ///
2305     /// The conversion moves the value into a
2306     /// newly allocated `Arc`. It is equivalent to
2307     /// calling `Arc::new(t)`.
2308     ///
2309     /// # Example
2310     /// ```rust
2311     /// # use std::sync::Arc;
2312     /// let x = 5;
2313     /// let arc = Arc::new(5);
2314     ///
2315     /// assert_eq!(Arc::from(x), arc);
2316     /// ```
2317     fn from(t: T) -> Self {
2318         Arc::new(t)
2319     }
2320 }
2321
2322 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2323 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2324 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
2325     /// Allocate a reference-counted slice and fill it by cloning `v`'s items.
2326     ///
2327     /// # Example
2328     ///
2329     /// ```
2330     /// # use std::sync::Arc;
2331     /// let original: &[i32] = &[1, 2, 3];
2332     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(original);
2333     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2334     /// ```
2335     #[inline]
2336     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
2337         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
2338     }
2339 }
2340
2341 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2342 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2343 impl From<&str> for Arc<str> {
2344     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2345     ///
2346     /// # Example
2347     ///
2348     /// ```
2349     /// # use std::sync::Arc;
2350     /// let shared: Arc<str> = Arc::from("eggplant");
2351     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2352     /// ```
2353     #[inline]
2354     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
2355         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
2356         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
2357     }
2358 }
2359
2360 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2361 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2362 impl From<String> for Arc<str> {
2363     /// Allocate a reference-counted `str` and copy `v` into it.
2364     ///
2365     /// # Example
2366     ///
2367     /// ```
2368     /// # use std::sync::Arc;
2369     /// let unique: String = "eggplant".to_owned();
2370     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2371     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2372     /// ```
2373     #[inline]
2374     fn from(v: String) -> Arc<str> {
2375         Arc::from(&v[..])
2376     }
2377 }
2378
2379 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2380 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2381 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
2382     /// Move a boxed object to a new, reference-counted allocation.
2383     ///
2384     /// # Example
2385     ///
2386     /// ```
2387     /// # use std::sync::Arc;
2388     /// let unique: Box<str> = Box::from("eggplant");
2389     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(unique);
2390     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2391     /// ```
2392     #[inline]
2393     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
2394         Arc::from_box(v)
2395     }
2396 }
2397
2398 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2399 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
2400 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
2401     /// Allocate a reference-counted slice and move `v`'s items into it.
2402     ///
2403     /// # Example
2404     ///
2405     /// ```
2406     /// # use std::sync::Arc;
2407     /// let unique: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
2408     /// let shared: Arc<[i32]> = Arc::from(unique);
2409     /// assert_eq!(&[1, 2, 3], &shared[..]);
2410     /// ```
2411     #[inline]
2412     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
2413         unsafe {
2414             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
2415
2416             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
2417             v.set_len(0);
2418
2419             arc
2420         }
2421     }
2422 }
2423
2424 #[stable(feature = "shared_from_cow", since = "1.45.0")]
2425 impl<'a, B> From<Cow<'a, B>> for Arc<B>
2426 where
2427     B: ToOwned + ?Sized,
2428     Arc<B>: From<&'a B> + From<B::Owned>,
2429 {
2430     /// Create an atomically reference-counted pointer from
2431     /// a clone-on-write pointer by copying its content.
2432     ///
2433     /// # Example
2434     ///
2435     /// ```rust
2436     /// # use std::sync::Arc;
2437     /// # use std::borrow::Cow;
2438     /// let cow: Cow<str> = Cow::Borrowed("eggplant");
2439     /// let shared: Arc<str> = Arc::from(cow);
2440     /// assert_eq!("eggplant", &shared[..]);
2441     /// ```
2442     #[inline]
2443     fn from(cow: Cow<'a, B>) -> Arc<B> {
2444         match cow {
2445             Cow::Borrowed(s) => Arc::from(s),
2446             Cow::Owned(s) => Arc::from(s),
2447         }
2448     }
2449 }
2450
2451 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
2452 impl<T, const N: usize> TryFrom<Arc<[T]>> for Arc<[T; N]> {
2453     type Error = Arc<[T]>;
2454
2455     fn try_from(boxed_slice: Arc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
2456         if boxed_slice.len() == N {
2457             Ok(unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
2458         } else {
2459             Err(boxed_slice)
2460         }
2461     }
2462 }
2463
2464 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2465 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
2466 impl<T> iter::FromIterator<T> for Arc<[T]> {
2467     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Arc<[T]>`.
2468     ///
2469     /// # Performance characteristics
2470     ///
2471     /// ## The general case
2472     ///
2473     /// In the general case, collecting into `Arc<[T]>` is done by first
2474     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
2475     ///
2476     /// ```rust
2477     /// # use std::sync::Arc;
2478     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
2479     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2480     /// ```
2481     ///
2482     /// this behaves as if we wrote:
2483     ///
2484     /// ```rust
2485     /// # use std::sync::Arc;
2486     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
2487     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
2488     ///     .into(); // A second allocation for `Arc<[T]>` happens here.
2489     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
2490     /// ```
2491     ///
2492     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
2493     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Arc<[T]>`.
2494     ///
2495     /// ## Iterators of known length
2496     ///
2497     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
2498     /// a single allocation will be made for the `Arc<[T]>`. For example:
2499     ///
2500     /// ```rust
2501     /// # use std::sync::Arc;
2502     /// let evens: Arc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
2503     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
2504     /// ```
2505     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
2506         ToArcSlice::to_arc_slice(iter.into_iter())
2507     }
2508 }
2509
2510 /// Specialization trait used for collecting into `Arc<[T]>`.
2511 trait ToArcSlice<T>: Iterator<Item = T> + Sized {
2512     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]>;
2513 }
2514
2515 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2516 impl<T, I: Iterator<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2517     default fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2518         self.collect::<Vec<T>>().into()
2519     }
2520 }
2521
2522 #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
2523 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> ToArcSlice<T> for I {
2524     fn to_arc_slice(self) -> Arc<[T]> {
2525         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
2526         let (low, high) = self.size_hint();
2527         if let Some(high) = high {
2528             debug_assert_eq!(
2529                 low,
2530                 high,
2531                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
2532                 (low, high)
2533             );
2534
2535             unsafe {
2536                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
2537                 Arc::from_iter_exact(self, low)
2538             }
2539         } else {
2540             // TrustedLen contract guarantees that `upper_bound == `None` implies an iterator
2541             // length exceeding `usize::MAX`.
2542             // The default implementation would collect into a vec which would panic.
2543             // Thus we panic here immediately without invoking `Vec` code.
2544             panic!("capacity overflow");
2545         }
2546     }
2547 }
2548
2549 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2550 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2551     fn borrow(&self) -> &T {
2552         &**self
2553     }
2554 }
2555
2556 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2557 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2558     fn as_ref(&self) -> &T {
2559         &**self
2560     }
2561 }
2562
2563 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2564 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> {}
2565
2566 /// Get the offset within an `ArcInner` for the payload behind a pointer.
2567 ///
2568 /// # Safety
2569 ///
2570 /// The pointer must point to (and have valid metadata for) a previously
2571 /// valid instance of T, but the T is allowed to be dropped.
2572 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2573     // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
2574     // Because RcBox is repr(C), it will always be the last field in memory.
2575     // SAFETY: since the only unsized types possible are slices, trait objects,
2576     // and extern types, the input safety requirement is currently enough to
2577     // satisfy the requirements of align_of_val_raw; this is an implementation
2578     // detail of the language that may not be relied upon outside of std.
2579     unsafe { data_offset_align(align_of_val_raw(ptr)) }
2580 }
2581
2582 #[inline]
2583 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2584     let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
2585     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2586 }