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