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[rust.git] / library / core / src / cell.rs
1 //! Shareable mutable containers.
2 //!
3 //! Rust memory safety is based on this rule: Given an object `T`, it is only possible to
4 //! have one of the following:
5 //!
6 //! - Having several immutable references (`&T`) to the object (also known as **aliasing**).
7 //! - Having one mutable reference (`&mut T`) to the object (also known as **mutability**).
8 //!
9 //! This is enforced by the Rust compiler. However, there are situations where this rule is not
10 //! flexible enough. Sometimes it is required to have multiple references to an object and yet
11 //! mutate it.
12 //!
13 //! Shareable mutable containers exist to permit mutability in a controlled manner, even in the
14 //! presence of aliasing. Both [`Cell<T>`] and [`RefCell<T>`] allow doing this in a single-threaded
15 //! way. However, neither `Cell<T>` nor `RefCell<T>` are thread safe (they do not implement
16 //! [`Sync`]). If you need to do aliasing and mutation between multiple threads it is possible to
17 //! use [`Mutex<T>`], [`RwLock<T>`] or [`atomic`] types.
18 //!
19 //! Values of the `Cell<T>` and `RefCell<T>` types may be mutated through shared references (i.e.
20 //! the common `&T` type), whereas most Rust types can only be mutated through unique (`&mut T`)
21 //! references. We say that `Cell<T>` and `RefCell<T>` provide 'interior mutability', in contrast
22 //! with typical Rust types that exhibit 'inherited mutability'.
23 //!
24 //! Cell types come in two flavors: `Cell<T>` and `RefCell<T>`. `Cell<T>` implements interior
25 //! mutability by moving values in and out of the `Cell<T>`. To use references instead of values,
26 //! one must use the `RefCell<T>` type, acquiring a write lock before mutating. `Cell<T>` provides
27 //! methods to retrieve and change the current interior value:
28 //!
29 //!  - For types that implement [`Copy`], the [`get`](Cell::get) method retrieves the current
30 //!    interior value.
31 //!  - For types that implement [`Default`], the [`take`](Cell::take) method replaces the current
32 //!    interior value with [`Default::default()`] and returns the replaced value.
33 //!  - For all types, the [`replace`](Cell::replace) method replaces the current interior value and
34 //!    returns the replaced value and the [`into_inner`](Cell::into_inner) method consumes the
35 //!    `Cell<T>` and returns the interior value. Additionally, the [`set`](Cell::set) method
36 //!    replaces the interior value, dropping the replaced value.
37 //!
38 //! `RefCell<T>` uses Rust's lifetimes to implement 'dynamic borrowing', a process whereby one can
39 //! claim temporary, exclusive, mutable access to the inner value. Borrows for `RefCell<T>`s are
40 //! tracked 'at runtime', unlike Rust's native reference types which are entirely tracked
41 //! statically, at compile time. Because `RefCell<T>` borrows are dynamic it is possible to attempt
42 //! to borrow a value that is already mutably borrowed; when this happens it results in thread
43 //! panic.
44 //!
45 //! # When to choose interior mutability
46 //!
47 //! The more common inherited mutability, where one must have unique access to mutate a value, is
48 //! one of the key language elements that enables Rust to reason strongly about pointer aliasing,
49 //! statically preventing crash bugs. Because of that, inherited mutability is preferred, and
50 //! interior mutability is something of a last resort. Since cell types enable mutation where it
51 //! would otherwise be disallowed though, there are occasions when interior mutability might be
52 //! appropriate, or even *must* be used, e.g.
53 //!
54 //! * Introducing mutability 'inside' of something immutable
55 //! * Implementation details of logically-immutable methods.
56 //! * Mutating implementations of [`Clone`].
57 //!
58 //! ## Introducing mutability 'inside' of something immutable
59 //!
60 //! Many shared smart pointer types, including [`Rc<T>`] and [`Arc<T>`], provide containers that can
61 //! be cloned and shared between multiple parties. Because the contained values may be
62 //! multiply-aliased, they can only be borrowed with `&`, not `&mut`. Without cells it would be
63 //! impossible to mutate data inside of these smart pointers at all.
64 //!
65 //! It's very common then to put a `RefCell<T>` inside shared pointer types to reintroduce
66 //! mutability:
67 //!
68 //! ```
69 //! use std::cell::{RefCell, RefMut};
70 //! use std::collections::HashMap;
71 //! use std::rc::Rc;
72 //!
73 //! fn main() {
74 //!     let shared_map: Rc<RefCell<_>> = Rc::new(RefCell::new(HashMap::new()));
75 //!     // Create a new block to limit the scope of the dynamic borrow
76 //!     {
77 //!         let mut map: RefMut<_> = shared_map.borrow_mut();
78 //!         map.insert("africa", 92388);
79 //!         map.insert("kyoto", 11837);
80 //!         map.insert("piccadilly", 11826);
81 //!         map.insert("marbles", 38);
82 //!     }
83 //!
84 //!     // Note that if we had not let the previous borrow of the cache fall out
85 //!     // of scope then the subsequent borrow would cause a dynamic thread panic.
86 //!     // This is the major hazard of using `RefCell`.
87 //!     let total: i32 = shared_map.borrow().values().sum();
88 //!     println!("{}", total);
89 //! }
90 //! ```
91 //!
92 //! Note that this example uses `Rc<T>` and not `Arc<T>`. `RefCell<T>`s are for single-threaded
93 //! scenarios. Consider using [`RwLock<T>`] or [`Mutex<T>`] if you need shared mutability in a
94 //! multi-threaded situation.
95 //!
96 //! ## Implementation details of logically-immutable methods
97 //!
98 //! Occasionally it may be desirable not to expose in an API that there is mutation happening
99 //! "under the hood". This may be because logically the operation is immutable, but e.g., caching
100 //! forces the implementation to perform mutation; or because you must employ mutation to implement
101 //! a trait method that was originally defined to take `&self`.
102 //!
103 //! ```
104 //! # #![allow(dead_code)]
105 //! use std::cell::RefCell;
106 //!
107 //! struct Graph {
108 //!     edges: Vec<(i32, i32)>,
109 //!     span_tree_cache: RefCell<Option<Vec<(i32, i32)>>>
110 //! }
111 //!
112 //! impl Graph {
113 //!     fn minimum_spanning_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> {
114 //!         self.span_tree_cache.borrow_mut()
115 //!             .get_or_insert_with(|| self.calc_span_tree())
116 //!             .clone()
117 //!     }
118 //!
119 //!     fn calc_span_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> {
120 //!         // Expensive computation goes here
121 //!         vec![]
122 //!     }
123 //! }
124 //! ```
125 //!
126 //! ## Mutating implementations of `Clone`
127 //!
128 //! This is simply a special - but common - case of the previous: hiding mutability for operations
129 //! that appear to be immutable. The [`clone`](Clone::clone) method is expected to not change the
130 //! source value, and is declared to take `&self`, not `&mut self`. Therefore, any mutation that
131 //! happens in the `clone` method must use cell types. For example, [`Rc<T>`] maintains its
132 //! reference counts within a `Cell<T>`.
133 //!
134 //! ```
135 //! use std::cell::Cell;
136 //! use std::ptr::NonNull;
137 //! use std::process::abort;
138 //! use std::marker::PhantomData;
139 //!
140 //! struct Rc<T: ?Sized> {
141 //!     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
142 //!     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
143 //! }
144 //!
145 //! struct RcBox<T: ?Sized> {
146 //!     strong: Cell<usize>,
147 //!     refcount: Cell<usize>,
148 //!     value: T,
149 //! }
150 //!
151 //! impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
152 //!     fn clone(&self) -> Rc<T> {
153 //!         self.inc_strong();
154 //!         Rc {
155 //!             ptr: self.ptr,
156 //!             phantom: PhantomData,
157 //!         }
158 //!     }
159 //! }
160 //!
161 //! trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
162 //!
163 //!     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
164 //!
165 //!     fn strong(&self) -> usize {
166 //!         self.inner().strong.get()
167 //!     }
168 //!
169 //!     fn inc_strong(&self) {
170 //!         self.inner()
171 //!             .strong
172 //!             .set(self.strong()
173 //!                      .checked_add(1)
174 //!                      .unwrap_or_else(|| abort() ));
175 //!     }
176 //! }
177 //!
178 //! impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
179 //!    fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
180 //!        unsafe {
181 //!            self.ptr.as_ref()
182 //!        }
183 //!    }
184 //! }
185 //! ```
186 //!
187 //! [`Arc<T>`]: ../../std/sync/struct.Arc.html
188 //! [`Rc<T>`]: ../../std/rc/struct.Rc.html
189 //! [`RwLock<T>`]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
190 //! [`Mutex<T>`]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
191 //! [`atomic`]: crate::sync::atomic
192
193 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
194
195 use crate::cmp::Ordering;
196 use crate::fmt::{self, Debug, Display};
197 use crate::marker::Unsize;
198 use crate::mem;
199 use crate::ops::{CoerceUnsized, Deref, DerefMut};
200 use crate::ptr;
201
202 /// A mutable memory location.
203 ///
204 /// # Examples
205 ///
206 /// In this example, you can see that `Cell<T>` enables mutation inside an
207 /// immutable struct. In other words, it enables "interior mutability".
208 ///
209 /// ```
210 /// use std::cell::Cell;
211 ///
212 /// struct SomeStruct {
213 ///     regular_field: u8,
214 ///     special_field: Cell<u8>,
215 /// }
216 ///
217 /// let my_struct = SomeStruct {
218 ///     regular_field: 0,
219 ///     special_field: Cell::new(1),
220 /// };
221 ///
222 /// let new_value = 100;
223 ///
224 /// // ERROR: `my_struct` is immutable
225 /// // my_struct.regular_field = new_value;
226 ///
227 /// // WORKS: although `my_struct` is immutable, `special_field` is a `Cell`,
228 /// // which can always be mutated
229 /// my_struct.special_field.set(new_value);
230 /// assert_eq!(my_struct.special_field.get(), new_value);
231 /// ```
232 ///
233 /// See the [module-level documentation](self) for more.
234 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
235 #[repr(transparent)]
236 pub struct Cell<T: ?Sized> {
237     value: UnsafeCell<T>,
238 }
239
240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
241 unsafe impl<T: ?Sized> Send for Cell<T> where T: Send {}
242
243 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
244 impl<T: ?Sized> !Sync for Cell<T> {}
245
246 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
247 impl<T: Copy> Clone for Cell<T> {
248     #[inline]
249     fn clone(&self) -> Cell<T> {
250         Cell::new(self.get())
251     }
252 }
253
254 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
255 impl<T: Default> Default for Cell<T> {
256     /// Creates a `Cell<T>`, with the `Default` value for T.
257     #[inline]
258     fn default() -> Cell<T> {
259         Cell::new(Default::default())
260     }
261 }
262
263 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
264 impl<T: PartialEq + Copy> PartialEq for Cell<T> {
265     #[inline]
266     fn eq(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
267         self.get() == other.get()
268     }
269 }
270
271 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
272 impl<T: Eq + Copy> Eq for Cell<T> {}
273
274 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
275 impl<T: PartialOrd + Copy> PartialOrd for Cell<T> {
276     #[inline]
277     fn partial_cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Option<Ordering> {
278         self.get().partial_cmp(&other.get())
279     }
280
281     #[inline]
282     fn lt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
283         self.get() < other.get()
284     }
285
286     #[inline]
287     fn le(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
288         self.get() <= other.get()
289     }
290
291     #[inline]
292     fn gt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
293         self.get() > other.get()
294     }
295
296     #[inline]
297     fn ge(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
298         self.get() >= other.get()
299     }
300 }
301
302 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
303 impl<T: Ord + Copy> Ord for Cell<T> {
304     #[inline]
305     fn cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Ordering {
306         self.get().cmp(&other.get())
307     }
308 }
309
310 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
311 impl<T> From<T> for Cell<T> {
312     fn from(t: T) -> Cell<T> {
313         Cell::new(t)
314     }
315 }
316
317 impl<T> Cell<T> {
318     /// Creates a new `Cell` containing the given value.
319     ///
320     /// # Examples
321     ///
322     /// ```
323     /// use std::cell::Cell;
324     ///
325     /// let c = Cell::new(5);
326     /// ```
327     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
328     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_new", since = "1.24.0")]
329     #[inline]
330     pub const fn new(value: T) -> Cell<T> {
331         Cell { value: UnsafeCell::new(value) }
332     }
333
334     /// Sets the contained value.
335     ///
336     /// # Examples
337     ///
338     /// ```
339     /// use std::cell::Cell;
340     ///
341     /// let c = Cell::new(5);
342     ///
343     /// c.set(10);
344     /// ```
345     #[inline]
346     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
347     pub fn set(&self, val: T) {
348         let old = self.replace(val);
349         drop(old);
350     }
351
352     /// Swaps the values of two `Cell`s.
353     /// Difference with `std::mem::swap` is that this function doesn't require `&mut` reference.
354     ///
355     /// # Examples
356     ///
357     /// ```
358     /// use std::cell::Cell;
359     ///
360     /// let c1 = Cell::new(5i32);
361     /// let c2 = Cell::new(10i32);
362     /// c1.swap(&c2);
363     /// assert_eq!(10, c1.get());
364     /// assert_eq!(5, c2.get());
365     /// ```
366     #[inline]
367     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
368     pub fn swap(&self, other: &Self) {
369         if ptr::eq(self, other) {
370             return;
371         }
372         // SAFETY: This can be risky if called from separate threads, but `Cell`
373         // is `!Sync` so this won't happen. This also won't invalidate any
374         // pointers since `Cell` makes sure nothing else will be pointing into
375         // either of these `Cell`s.
376         unsafe {
377             ptr::swap(self.value.get(), other.value.get());
378         }
379     }
380
381     /// Replaces the contained value with `val`, and returns the old contained value.
382     ///
383     /// # Examples
384     ///
385     /// ```
386     /// use std::cell::Cell;
387     ///
388     /// let cell = Cell::new(5);
389     /// assert_eq!(cell.get(), 5);
390     /// assert_eq!(cell.replace(10), 5);
391     /// assert_eq!(cell.get(), 10);
392     /// ```
393     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
394     pub fn replace(&self, val: T) -> T {
395         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
396         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
397         mem::replace(unsafe { &mut *self.value.get() }, val)
398     }
399
400     /// Unwraps the value.
401     ///
402     /// # Examples
403     ///
404     /// ```
405     /// use std::cell::Cell;
406     ///
407     /// let c = Cell::new(5);
408     /// let five = c.into_inner();
409     ///
410     /// assert_eq!(five, 5);
411     /// ```
412     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
413     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
414     pub const fn into_inner(self) -> T {
415         self.value.into_inner()
416     }
417 }
418
419 impl<T: Copy> Cell<T> {
420     /// Returns a copy of the contained value.
421     ///
422     /// # Examples
423     ///
424     /// ```
425     /// use std::cell::Cell;
426     ///
427     /// let c = Cell::new(5);
428     ///
429     /// let five = c.get();
430     /// ```
431     #[inline]
432     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
433     pub fn get(&self) -> T {
434         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
435         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
436         unsafe { *self.value.get() }
437     }
438
439     /// Updates the contained value using a function and returns the new value.
440     ///
441     /// # Examples
442     ///
443     /// ```
444     /// #![feature(cell_update)]
445     ///
446     /// use std::cell::Cell;
447     ///
448     /// let c = Cell::new(5);
449     /// let new = c.update(|x| x + 1);
450     ///
451     /// assert_eq!(new, 6);
452     /// assert_eq!(c.get(), 6);
453     /// ```
454     #[inline]
455     #[unstable(feature = "cell_update", issue = "50186")]
456     pub fn update<F>(&self, f: F) -> T
457     where
458         F: FnOnce(T) -> T,
459     {
460         let old = self.get();
461         let new = f(old);
462         self.set(new);
463         new
464     }
465 }
466
467 impl<T: ?Sized> Cell<T> {
468     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
469     ///
470     /// # Examples
471     ///
472     /// ```
473     /// use std::cell::Cell;
474     ///
475     /// let c = Cell::new(5);
476     ///
477     /// let ptr = c.as_ptr();
478     /// ```
479     #[inline]
480     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
481     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_as_ptr", since = "1.32.0")]
482     pub const fn as_ptr(&self) -> *mut T {
483         self.value.get()
484     }
485
486     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
487     ///
488     /// This call borrows `Cell` mutably (at compile-time) which guarantees
489     /// that we possess the only reference.
490     ///
491     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
492     /// generally not the case when using a `Cell`. If you require interior
493     /// mutability by reference, consider using `RefCell` which provides
494     /// run-time checked mutable borrows through its [`borrow_mut`] method.
495     ///
496     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
497     ///
498     /// # Examples
499     ///
500     /// ```
501     /// use std::cell::Cell;
502     ///
503     /// let mut c = Cell::new(5);
504     /// *c.get_mut() += 1;
505     ///
506     /// assert_eq!(c.get(), 6);
507     /// ```
508     #[inline]
509     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
510     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
511         self.value.get_mut()
512     }
513
514     /// Returns a `&Cell<T>` from a `&mut T`
515     ///
516     /// # Examples
517     ///
518     /// ```
519     /// use std::cell::Cell;
520     ///
521     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
522     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
523     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
524     ///
525     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
526     /// ```
527     #[inline]
528     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
529     pub fn from_mut(t: &mut T) -> &Cell<T> {
530         // SAFETY: `&mut` ensures unique access.
531         unsafe { &*(t as *mut T as *const Cell<T>) }
532     }
533 }
534
535 impl<T: Default> Cell<T> {
536     /// Takes the value of the cell, leaving `Default::default()` in its place.
537     ///
538     /// # Examples
539     ///
540     /// ```
541     /// use std::cell::Cell;
542     ///
543     /// let c = Cell::new(5);
544     /// let five = c.take();
545     ///
546     /// assert_eq!(five, 5);
547     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
548     /// ```
549     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
550     pub fn take(&self) -> T {
551         self.replace(Default::default())
552     }
553 }
554
555 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
556 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<Cell<U>> for Cell<T> {}
557
558 impl<T> Cell<[T]> {
559     /// Returns a `&[Cell<T>]` from a `&Cell<[T]>`
560     ///
561     /// # Examples
562     ///
563     /// ```
564     /// use std::cell::Cell;
565     ///
566     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
567     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
568     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
569     ///
570     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
571     /// ```
572     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
573     pub fn as_slice_of_cells(&self) -> &[Cell<T>] {
574         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
575         unsafe { &*(self as *const Cell<[T]> as *const [Cell<T>]) }
576     }
577 }
578
579 impl<T, const N: usize> Cell<[T; N]> {
580     /// Returns a `&[Cell<T>; N]` from a `&Cell<[T; N]>`
581     ///
582     /// # Examples
583     ///
584     /// ```
585     /// #![feature(as_array_of_cells)]
586     /// use std::cell::Cell;
587     ///
588     /// let mut array: [i32; 3] = [1, 2, 3];
589     /// let cell_array: &Cell<[i32; 3]> = Cell::from_mut(&mut array);
590     /// let array_cell: &[Cell<i32>; 3] = cell_array.as_array_of_cells();
591     /// ```
592     #[unstable(feature = "as_array_of_cells", issue = "88248")]
593     pub fn as_array_of_cells(&self) -> &[Cell<T>; N] {
594         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
595         unsafe { &*(self as *const Cell<[T; N]> as *const [Cell<T>; N]) }
596     }
597 }
598
599 /// A mutable memory location with dynamically checked borrow rules
600 ///
601 /// See the [module-level documentation](self) for more.
602 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
603 pub struct RefCell<T: ?Sized> {
604     borrow: Cell<BorrowFlag>,
605     // Stores the location of the earliest currently active borrow.
606     // This gets updated whenever we go from having zero borrows
607     // to having a single borrow. When a borrow occurs, this gets included
608     // in the generated `BorrowError/`BorrowMutError`
609     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
610     borrowed_at: Cell<Option<&'static crate::panic::Location<'static>>>,
611     value: UnsafeCell<T>,
612 }
613
614 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow`].
615 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
616 #[non_exhaustive]
617 pub struct BorrowError {
618     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
619     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
620 }
621
622 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
623 impl Debug for BorrowError {
624     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
625         let mut builder = f.debug_struct("BorrowError");
626
627         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
628         builder.field("location", self.location);
629
630         builder.finish()
631     }
632 }
633
634 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
635 impl Display for BorrowError {
636     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
637         Display::fmt("already mutably borrowed", f)
638     }
639 }
640
641 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow_mut`].
642 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
643 #[non_exhaustive]
644 pub struct BorrowMutError {
645     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
646     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
647 }
648
649 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
650 impl Debug for BorrowMutError {
651     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
652         let mut builder = f.debug_struct("BorrowMutError");
653
654         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
655         builder.field("location", self.location);
656
657         builder.finish()
658     }
659 }
660
661 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
662 impl Display for BorrowMutError {
663     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
664         Display::fmt("already borrowed", f)
665     }
666 }
667
668 // Positive values represent the number of `Ref` active. Negative values
669 // represent the number of `RefMut` active. Multiple `RefMut`s can only be
670 // active at a time if they refer to distinct, nonoverlapping components of a
671 // `RefCell` (e.g., different ranges of a slice).
672 //
673 // `Ref` and `RefMut` are both two words in size, and so there will likely never
674 // be enough `Ref`s or `RefMut`s in existence to overflow half of the `usize`
675 // range. Thus, a `BorrowFlag` will probably never overflow or underflow.
676 // However, this is not a guarantee, as a pathological program could repeatedly
677 // create and then mem::forget `Ref`s or `RefMut`s. Thus, all code must
678 // explicitly check for overflow and underflow in order to avoid unsafety, or at
679 // least behave correctly in the event that overflow or underflow happens (e.g.,
680 // see BorrowRef::new).
681 type BorrowFlag = isize;
682 const UNUSED: BorrowFlag = 0;
683
684 #[inline(always)]
685 fn is_writing(x: BorrowFlag) -> bool {
686     x < UNUSED
687 }
688
689 #[inline(always)]
690 fn is_reading(x: BorrowFlag) -> bool {
691     x > UNUSED
692 }
693
694 impl<T> RefCell<T> {
695     /// Creates a new `RefCell` containing `value`.
696     ///
697     /// # Examples
698     ///
699     /// ```
700     /// use std::cell::RefCell;
701     ///
702     /// let c = RefCell::new(5);
703     /// ```
704     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
705     #[rustc_const_stable(feature = "const_refcell_new", since = "1.24.0")]
706     #[inline]
707     pub const fn new(value: T) -> RefCell<T> {
708         RefCell {
709             value: UnsafeCell::new(value),
710             borrow: Cell::new(UNUSED),
711             #[cfg(feature = "debug_refcell")]
712             borrowed_at: Cell::new(None),
713         }
714     }
715
716     /// Consumes the `RefCell`, returning the wrapped value.
717     ///
718     /// # Examples
719     ///
720     /// ```
721     /// use std::cell::RefCell;
722     ///
723     /// let c = RefCell::new(5);
724     ///
725     /// let five = c.into_inner();
726     /// ```
727     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
728     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
729     #[inline]
730     pub const fn into_inner(self) -> T {
731         // Since this function takes `self` (the `RefCell`) by value, the
732         // compiler statically verifies that it is not currently borrowed.
733         self.value.into_inner()
734     }
735
736     /// Replaces the wrapped value with a new one, returning the old value,
737     /// without deinitializing either one.
738     ///
739     /// This function corresponds to [`std::mem::replace`](../mem/fn.replace.html).
740     ///
741     /// # Panics
742     ///
743     /// Panics if the value is currently borrowed.
744     ///
745     /// # Examples
746     ///
747     /// ```
748     /// use std::cell::RefCell;
749     /// let cell = RefCell::new(5);
750     /// let old_value = cell.replace(6);
751     /// assert_eq!(old_value, 5);
752     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
753     /// ```
754     #[inline]
755     #[stable(feature = "refcell_replace", since = "1.24.0")]
756     #[track_caller]
757     pub fn replace(&self, t: T) -> T {
758         mem::replace(&mut *self.borrow_mut(), t)
759     }
760
761     /// Replaces the wrapped value with a new one computed from `f`, returning
762     /// the old value, without deinitializing either one.
763     ///
764     /// # Panics
765     ///
766     /// Panics if the value is currently borrowed.
767     ///
768     /// # Examples
769     ///
770     /// ```
771     /// use std::cell::RefCell;
772     /// let cell = RefCell::new(5);
773     /// let old_value = cell.replace_with(|&mut old| old + 1);
774     /// assert_eq!(old_value, 5);
775     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
776     /// ```
777     #[inline]
778     #[stable(feature = "refcell_replace_swap", since = "1.35.0")]
779     #[track_caller]
780     pub fn replace_with<F: FnOnce(&mut T) -> T>(&self, f: F) -> T {
781         let mut_borrow = &mut *self.borrow_mut();
782         let replacement = f(mut_borrow);
783         mem::replace(mut_borrow, replacement)
784     }
785
786     /// Swaps the wrapped value of `self` with the wrapped value of `other`,
787     /// without deinitializing either one.
788     ///
789     /// This function corresponds to [`std::mem::swap`](../mem/fn.swap.html).
790     ///
791     /// # Panics
792     ///
793     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
794     ///
795     /// # Examples
796     ///
797     /// ```
798     /// use std::cell::RefCell;
799     /// let c = RefCell::new(5);
800     /// let d = RefCell::new(6);
801     /// c.swap(&d);
802     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
803     /// assert_eq!(d, RefCell::new(5));
804     /// ```
805     #[inline]
806     #[stable(feature = "refcell_swap", since = "1.24.0")]
807     pub fn swap(&self, other: &Self) {
808         mem::swap(&mut *self.borrow_mut(), &mut *other.borrow_mut())
809     }
810 }
811
812 impl<T: ?Sized> RefCell<T> {
813     /// Immutably borrows the wrapped value.
814     ///
815     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple
816     /// immutable borrows can be taken out at the same time.
817     ///
818     /// # Panics
819     ///
820     /// Panics if the value is currently mutably borrowed. For a non-panicking variant, use
821     /// [`try_borrow`](#method.try_borrow).
822     ///
823     /// # Examples
824     ///
825     /// ```
826     /// use std::cell::RefCell;
827     ///
828     /// let c = RefCell::new(5);
829     ///
830     /// let borrowed_five = c.borrow();
831     /// let borrowed_five2 = c.borrow();
832     /// ```
833     ///
834     /// An example of panic:
835     ///
836     /// ```should_panic
837     /// use std::cell::RefCell;
838     ///
839     /// let c = RefCell::new(5);
840     ///
841     /// let m = c.borrow_mut();
842     /// let b = c.borrow(); // this causes a panic
843     /// ```
844     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
845     #[inline]
846     #[track_caller]
847     pub fn borrow(&self) -> Ref<'_, T> {
848         self.try_borrow().expect("already mutably borrowed")
849     }
850
851     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently mutably
852     /// borrowed.
853     ///
854     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple immutable borrows can be
855     /// taken out at the same time.
856     ///
857     /// This is the non-panicking variant of [`borrow`](#method.borrow).
858     ///
859     /// # Examples
860     ///
861     /// ```
862     /// use std::cell::RefCell;
863     ///
864     /// let c = RefCell::new(5);
865     ///
866     /// {
867     ///     let m = c.borrow_mut();
868     ///     assert!(c.try_borrow().is_err());
869     /// }
870     ///
871     /// {
872     ///     let m = c.borrow();
873     ///     assert!(c.try_borrow().is_ok());
874     /// }
875     /// ```
876     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
877     #[inline]
878     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
879     pub fn try_borrow(&self) -> Result<Ref<'_, T>, BorrowError> {
880         match BorrowRef::new(&self.borrow) {
881             Some(b) => {
882                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
883                 {
884                     // `borrowed_at` is always the *first* active borrow
885                     if b.borrow.get() == 1 {
886                         self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
887                     }
888                 }
889
890                 // SAFETY: `BorrowRef` ensures that there is only immutable access
891                 // to the value while borrowed.
892                 Ok(Ref { value: unsafe { &*self.value.get() }, borrow: b })
893             }
894             None => Err(BorrowError {
895                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
896                 // so `borrowed_at` will be `Some`
897                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
898                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
899             }),
900         }
901     }
902
903     /// Mutably borrows the wrapped value.
904     ///
905     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
906     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
907     /// active.
908     ///
909     /// # Panics
910     ///
911     /// Panics if the value is currently borrowed. For a non-panicking variant, use
912     /// [`try_borrow_mut`](#method.try_borrow_mut).
913     ///
914     /// # Examples
915     ///
916     /// ```
917     /// use std::cell::RefCell;
918     ///
919     /// let c = RefCell::new("hello".to_owned());
920     ///
921     /// *c.borrow_mut() = "bonjour".to_owned();
922     ///
923     /// assert_eq!(&*c.borrow(), "bonjour");
924     /// ```
925     ///
926     /// An example of panic:
927     ///
928     /// ```should_panic
929     /// use std::cell::RefCell;
930     ///
931     /// let c = RefCell::new(5);
932     /// let m = c.borrow();
933     ///
934     /// let b = c.borrow_mut(); // this causes a panic
935     /// ```
936     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
937     #[inline]
938     #[track_caller]
939     pub fn borrow_mut(&self) -> RefMut<'_, T> {
940         self.try_borrow_mut().expect("already borrowed")
941     }
942
943     /// Mutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently borrowed.
944     ///
945     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
946     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
947     /// active.
948     ///
949     /// This is the non-panicking variant of [`borrow_mut`](#method.borrow_mut).
950     ///
951     /// # Examples
952     ///
953     /// ```
954     /// use std::cell::RefCell;
955     ///
956     /// let c = RefCell::new(5);
957     ///
958     /// {
959     ///     let m = c.borrow();
960     ///     assert!(c.try_borrow_mut().is_err());
961     /// }
962     ///
963     /// assert!(c.try_borrow_mut().is_ok());
964     /// ```
965     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
966     #[inline]
967     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
968     pub fn try_borrow_mut(&self) -> Result<RefMut<'_, T>, BorrowMutError> {
969         match BorrowRefMut::new(&self.borrow) {
970             Some(b) => {
971                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
972                 {
973                     self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
974                 }
975
976                 // SAFETY: `BorrowRef` guarantees unique access.
977                 Ok(RefMut { value: unsafe { &mut *self.value.get() }, borrow: b })
978             }
979             None => Err(BorrowMutError {
980                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
981                 // so `borrowed_at` will be `Some`
982                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
983                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
984             }),
985         }
986     }
987
988     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
989     ///
990     /// # Examples
991     ///
992     /// ```
993     /// use std::cell::RefCell;
994     ///
995     /// let c = RefCell::new(5);
996     ///
997     /// let ptr = c.as_ptr();
998     /// ```
999     #[inline]
1000     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
1001     pub fn as_ptr(&self) -> *mut T {
1002         self.value.get()
1003     }
1004
1005     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1006     ///
1007     /// This call borrows `RefCell` mutably (at compile-time) so there is no
1008     /// need for dynamic checks.
1009     ///
1010     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
1011     /// generally not the case when using a `RefCell`. Take a look at the
1012     /// [`borrow_mut`] method instead if `self` isn't mutable.
1013     ///
1014     /// Also, please be aware that this method is only for special circumstances and is usually
1015     /// not what you want. In case of doubt, use [`borrow_mut`] instead.
1016     ///
1017     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
1018     ///
1019     /// # Examples
1020     ///
1021     /// ```
1022     /// use std::cell::RefCell;
1023     ///
1024     /// let mut c = RefCell::new(5);
1025     /// *c.get_mut() += 1;
1026     ///
1027     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
1028     /// ```
1029     #[inline]
1030     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
1031     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1032         self.value.get_mut()
1033     }
1034
1035     /// Undo the effect of leaked guards on the borrow state of the `RefCell`.
1036     ///
1037     /// This call is similar to [`get_mut`] but more specialized. It borrows `RefCell` mutably to
1038     /// ensure no borrows exist and then resets the state tracking shared borrows. This is relevant
1039     /// if some `Ref` or `RefMut` borrows have been leaked.
1040     ///
1041     /// [`get_mut`]: RefCell::get_mut()
1042     ///
1043     /// # Examples
1044     ///
1045     /// ```
1046     /// #![feature(cell_leak)]
1047     /// use std::cell::RefCell;
1048     ///
1049     /// let mut c = RefCell::new(0);
1050     /// std::mem::forget(c.borrow_mut());
1051     ///
1052     /// assert!(c.try_borrow().is_err());
1053     /// c.undo_leak();
1054     /// assert!(c.try_borrow().is_ok());
1055     /// ```
1056     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1057     pub fn undo_leak(&mut self) -> &mut T {
1058         *self.borrow.get_mut() = UNUSED;
1059         self.get_mut()
1060     }
1061
1062     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is
1063     /// currently mutably borrowed.
1064     ///
1065     /// # Safety
1066     ///
1067     /// Unlike `RefCell::borrow`, this method is unsafe because it does not
1068     /// return a `Ref`, thus leaving the borrow flag untouched. Mutably
1069     /// borrowing the `RefCell` while the reference returned by this method
1070     /// is alive is undefined behaviour.
1071     ///
1072     /// # Examples
1073     ///
1074     /// ```
1075     /// use std::cell::RefCell;
1076     ///
1077     /// let c = RefCell::new(5);
1078     ///
1079     /// {
1080     ///     let m = c.borrow_mut();
1081     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_err());
1082     /// }
1083     ///
1084     /// {
1085     ///     let m = c.borrow();
1086     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_ok());
1087     /// }
1088     /// ```
1089     #[stable(feature = "borrow_state", since = "1.37.0")]
1090     #[inline]
1091     pub unsafe fn try_borrow_unguarded(&self) -> Result<&T, BorrowError> {
1092         if !is_writing(self.borrow.get()) {
1093             // SAFETY: We check that nobody is actively writing now, but it is
1094             // the caller's responsibility to ensure that nobody writes until
1095             // the returned reference is no longer in use.
1096             // Also, `self.value.get()` refers to the value owned by `self`
1097             // and is thus guaranteed to be valid for the lifetime of `self`.
1098             Ok(unsafe { &*self.value.get() })
1099         } else {
1100             Err(BorrowError {
1101                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
1102                 // so `borrowed_at` will be `Some`
1103                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
1104                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
1105             })
1106         }
1107     }
1108 }
1109
1110 impl<T: Default> RefCell<T> {
1111     /// Takes the wrapped value, leaving `Default::default()` in its place.
1112     ///
1113     /// # Panics
1114     ///
1115     /// Panics if the value is currently borrowed.
1116     ///
1117     /// # Examples
1118     ///
1119     /// ```
1120     /// use std::cell::RefCell;
1121     ///
1122     /// let c = RefCell::new(5);
1123     /// let five = c.take();
1124     ///
1125     /// assert_eq!(five, 5);
1126     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
1127     /// ```
1128     #[stable(feature = "refcell_take", since = "1.50.0")]
1129     pub fn take(&self) -> T {
1130         self.replace(Default::default())
1131     }
1132 }
1133
1134 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1135 unsafe impl<T: ?Sized> Send for RefCell<T> where T: Send {}
1136
1137 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1138 impl<T: ?Sized> !Sync for RefCell<T> {}
1139
1140 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1141 impl<T: Clone> Clone for RefCell<T> {
1142     /// # Panics
1143     ///
1144     /// Panics if the value is currently mutably borrowed.
1145     #[inline]
1146     #[track_caller]
1147     fn clone(&self) -> RefCell<T> {
1148         RefCell::new(self.borrow().clone())
1149     }
1150
1151     /// # Panics
1152     ///
1153     /// Panics if `other` is currently mutably borrowed.
1154     #[inline]
1155     #[track_caller]
1156     fn clone_from(&mut self, other: &Self) {
1157         self.get_mut().clone_from(&other.borrow())
1158     }
1159 }
1160
1161 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1162 impl<T: Default> Default for RefCell<T> {
1163     /// Creates a `RefCell<T>`, with the `Default` value for T.
1164     #[inline]
1165     fn default() -> RefCell<T> {
1166         RefCell::new(Default::default())
1167     }
1168 }
1169
1170 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1171 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for RefCell<T> {
1172     /// # Panics
1173     ///
1174     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1175     #[inline]
1176     fn eq(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1177         *self.borrow() == *other.borrow()
1178     }
1179 }
1180
1181 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
1182 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for RefCell<T> {}
1183
1184 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1185 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for RefCell<T> {
1186     /// # Panics
1187     ///
1188     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1189     #[inline]
1190     fn partial_cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Option<Ordering> {
1191         self.borrow().partial_cmp(&*other.borrow())
1192     }
1193
1194     /// # Panics
1195     ///
1196     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1197     #[inline]
1198     fn lt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1199         *self.borrow() < *other.borrow()
1200     }
1201
1202     /// # Panics
1203     ///
1204     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1205     #[inline]
1206     fn le(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1207         *self.borrow() <= *other.borrow()
1208     }
1209
1210     /// # Panics
1211     ///
1212     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1213     #[inline]
1214     fn gt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1215         *self.borrow() > *other.borrow()
1216     }
1217
1218     /// # Panics
1219     ///
1220     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1221     #[inline]
1222     fn ge(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1223         *self.borrow() >= *other.borrow()
1224     }
1225 }
1226
1227 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1228 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for RefCell<T> {
1229     /// # Panics
1230     ///
1231     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1232     #[inline]
1233     fn cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Ordering {
1234         self.borrow().cmp(&*other.borrow())
1235     }
1236 }
1237
1238 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1239 impl<T> From<T> for RefCell<T> {
1240     fn from(t: T) -> RefCell<T> {
1241         RefCell::new(t)
1242     }
1243 }
1244
1245 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1246 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<RefCell<U>> for RefCell<T> {}
1247
1248 struct BorrowRef<'b> {
1249     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1250 }
1251
1252 impl<'b> BorrowRef<'b> {
1253     #[inline]
1254     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRef<'b>> {
1255         let b = borrow.get().wrapping_add(1);
1256         if !is_reading(b) {
1257             // Incrementing borrow can result in a non-reading value (<= 0) in these cases:
1258             // 1. It was < 0, i.e. there are writing borrows, so we can't allow a read borrow
1259             //    due to Rust's reference aliasing rules
1260             // 2. It was isize::MAX (the max amount of reading borrows) and it overflowed
1261             //    into isize::MIN (the max amount of writing borrows) so we can't allow
1262             //    an additional read borrow because isize can't represent so many read borrows
1263             //    (this can only happen if you mem::forget more than a small constant amount of
1264             //    `Ref`s, which is not good practice)
1265             None
1266         } else {
1267             // Incrementing borrow can result in a reading value (> 0) in these cases:
1268             // 1. It was = 0, i.e. it wasn't borrowed, and we are taking the first read borrow
1269             // 2. It was > 0 and < isize::MAX, i.e. there were read borrows, and isize
1270             //    is large enough to represent having one more read borrow
1271             borrow.set(b);
1272             Some(BorrowRef { borrow })
1273         }
1274     }
1275 }
1276
1277 impl Drop for BorrowRef<'_> {
1278     #[inline]
1279     fn drop(&mut self) {
1280         let borrow = self.borrow.get();
1281         debug_assert!(is_reading(borrow));
1282         self.borrow.set(borrow - 1);
1283     }
1284 }
1285
1286 impl Clone for BorrowRef<'_> {
1287     #[inline]
1288     fn clone(&self) -> Self {
1289         // Since this Ref exists, we know the borrow flag
1290         // is a reading borrow.
1291         let borrow = self.borrow.get();
1292         debug_assert!(is_reading(borrow));
1293         // Prevent the borrow counter from overflowing into
1294         // a writing borrow.
1295         assert!(borrow != isize::MAX);
1296         self.borrow.set(borrow + 1);
1297         BorrowRef { borrow: self.borrow }
1298     }
1299 }
1300
1301 /// Wraps a borrowed reference to a value in a `RefCell` box.
1302 /// A wrapper type for an immutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1303 ///
1304 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1305 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1306 #[cfg_attr(
1307     not(bootstrap),
1308     must_not_suspend = "holding a Ref across suspend \
1309                       points can cause BorrowErrors"
1310 )]
1311 pub struct Ref<'b, T: ?Sized + 'b> {
1312     value: &'b T,
1313     borrow: BorrowRef<'b>,
1314 }
1315
1316 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1317 impl<T: ?Sized> Deref for Ref<'_, T> {
1318     type Target = T;
1319
1320     #[inline]
1321     fn deref(&self) -> &T {
1322         self.value
1323     }
1324 }
1325
1326 impl<'b, T: ?Sized> Ref<'b, T> {
1327     /// Copies a `Ref`.
1328     ///
1329     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1330     ///
1331     /// This is an associated function that needs to be used as
1332     /// `Ref::clone(...)`. A `Clone` implementation or a method would interfere
1333     /// with the widespread use of `r.borrow().clone()` to clone the contents of
1334     /// a `RefCell`.
1335     #[stable(feature = "cell_extras", since = "1.15.0")]
1336     #[inline]
1337     pub fn clone(orig: &Ref<'b, T>) -> Ref<'b, T> {
1338         Ref { value: orig.value, borrow: orig.borrow.clone() }
1339     }
1340
1341     /// Makes a new `Ref` for a component of the borrowed data.
1342     ///
1343     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1344     ///
1345     /// This is an associated function that needs to be used as `Ref::map(...)`.
1346     /// A method would interfere with methods of the same name on the contents
1347     /// of a `RefCell` used through `Deref`.
1348     ///
1349     /// # Examples
1350     ///
1351     /// ```
1352     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1353     ///
1354     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1355     /// let b1: Ref<(u32, char)> = c.borrow();
1356     /// let b2: Ref<u32> = Ref::map(b1, |t| &t.0);
1357     /// assert_eq!(*b2, 5)
1358     /// ```
1359     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1360     #[inline]
1361     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Ref<'b, U>
1362     where
1363         F: FnOnce(&T) -> &U,
1364     {
1365         Ref { value: f(orig.value), borrow: orig.borrow }
1366     }
1367
1368     /// Makes a new `Ref` for an optional component of the borrowed data. The
1369     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1370     /// `None`.
1371     ///
1372     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1373     ///
1374     /// This is an associated function that needs to be used as
1375     /// `Ref::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1376     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1377     ///
1378     /// # Examples
1379     ///
1380     /// ```
1381     /// #![feature(cell_filter_map)]
1382     ///
1383     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1384     ///
1385     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1386     /// let b1: Ref<Vec<u32>> = c.borrow();
1387     /// let b2: Result<Ref<u32>, _> = Ref::filter_map(b1, |v| v.get(1));
1388     /// assert_eq!(*b2.unwrap(), 2);
1389     /// ```
1390     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1391     #[inline]
1392     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Result<Ref<'b, U>, Self>
1393     where
1394         F: FnOnce(&T) -> Option<&U>,
1395     {
1396         match f(orig.value) {
1397             Some(value) => Ok(Ref { value, borrow: orig.borrow }),
1398             None => Err(orig),
1399         }
1400     }
1401
1402     /// Splits a `Ref` into multiple `Ref`s for different components of the
1403     /// borrowed data.
1404     ///
1405     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1406     ///
1407     /// This is an associated function that needs to be used as
1408     /// `Ref::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the same
1409     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1410     ///
1411     /// # Examples
1412     ///
1413     /// ```
1414     /// use std::cell::{Ref, RefCell};
1415     ///
1416     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1417     /// let borrow = cell.borrow();
1418     /// let (begin, end) = Ref::map_split(borrow, |slice| slice.split_at(2));
1419     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1420     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1421     /// ```
1422     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1423     #[inline]
1424     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> (Ref<'b, U>, Ref<'b, V>)
1425     where
1426         F: FnOnce(&T) -> (&U, &V),
1427     {
1428         let (a, b) = f(orig.value);
1429         let borrow = orig.borrow.clone();
1430         (Ref { value: a, borrow }, Ref { value: b, borrow: orig.borrow })
1431     }
1432
1433     /// Convert into a reference to the underlying data.
1434     ///
1435     /// The underlying `RefCell` can never be mutably borrowed from again and will always appear
1436     /// already immutably borrowed. It is not a good idea to leak more than a constant number of
1437     /// references. The `RefCell` can be immutably borrowed again if only a smaller number of leaks
1438     /// have occurred in total.
1439     ///
1440     /// This is an associated function that needs to be used as
1441     /// `Ref::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1442     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1443     ///
1444     /// # Examples
1445     ///
1446     /// ```
1447     /// #![feature(cell_leak)]
1448     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1449     /// let cell = RefCell::new(0);
1450     ///
1451     /// let value = Ref::leak(cell.borrow());
1452     /// assert_eq!(*value, 0);
1453     ///
1454     /// assert!(cell.try_borrow().is_ok());
1455     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1456     /// ```
1457     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1458     pub fn leak(orig: Ref<'b, T>) -> &'b T {
1459         // By forgetting this Ref we ensure that the borrow counter in the RefCell can't go back to
1460         // UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would require a
1461         // unique reference to the borrowed RefCell. No further mutable references can be created
1462         // from the original cell.
1463         mem::forget(orig.borrow);
1464         orig.value
1465     }
1466 }
1467
1468 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1469 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Ref<'b, U>> for Ref<'b, T> {}
1470
1471 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1472 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Ref<'_, T> {
1473     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1474         self.value.fmt(f)
1475     }
1476 }
1477
1478 impl<'b, T: ?Sized> RefMut<'b, T> {
1479     /// Makes a new `RefMut` for a component of the borrowed data, e.g., an enum
1480     /// variant.
1481     ///
1482     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1483     ///
1484     /// This is an associated function that needs to be used as
1485     /// `RefMut::map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1486     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1487     ///
1488     /// # Examples
1489     ///
1490     /// ```
1491     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1492     ///
1493     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1494     /// {
1495     ///     let b1: RefMut<(u32, char)> = c.borrow_mut();
1496     ///     let mut b2: RefMut<u32> = RefMut::map(b1, |t| &mut t.0);
1497     ///     assert_eq!(*b2, 5);
1498     ///     *b2 = 42;
1499     /// }
1500     /// assert_eq!(*c.borrow(), (42, 'b'));
1501     /// ```
1502     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1503     #[inline]
1504     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> RefMut<'b, U>
1505     where
1506         F: FnOnce(&mut T) -> &mut U,
1507     {
1508         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1509         let RefMut { value, borrow } = orig;
1510         RefMut { value: f(value), borrow }
1511     }
1512
1513     /// Makes a new `RefMut` for an optional component of the borrowed data. The
1514     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1515     /// `None`.
1516     ///
1517     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1518     ///
1519     /// This is an associated function that needs to be used as
1520     /// `RefMut::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the
1521     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1522     ///
1523     /// # Examples
1524     ///
1525     /// ```
1526     /// #![feature(cell_filter_map)]
1527     ///
1528     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1529     ///
1530     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1531     ///
1532     /// {
1533     ///     let b1: RefMut<Vec<u32>> = c.borrow_mut();
1534     ///     let mut b2: Result<RefMut<u32>, _> = RefMut::filter_map(b1, |v| v.get_mut(1));
1535     ///
1536     ///     if let Ok(mut b2) = b2 {
1537     ///         *b2 += 2;
1538     ///     }
1539     /// }
1540     ///
1541     /// assert_eq!(*c.borrow(), vec![1, 4, 3]);
1542     /// ```
1543     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1544     #[inline]
1545     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> Result<RefMut<'b, U>, Self>
1546     where
1547         F: FnOnce(&mut T) -> Option<&mut U>,
1548     {
1549         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1550         let RefMut { value, borrow } = orig;
1551         let value = value as *mut T;
1552         // SAFETY: function holds onto an exclusive reference for the duration
1553         // of its call through `orig`, and the pointer is only de-referenced
1554         // inside of the function call never allowing the exclusive reference to
1555         // escape.
1556         match f(unsafe { &mut *value }) {
1557             Some(value) => Ok(RefMut { value, borrow }),
1558             None => {
1559                 // SAFETY: same as above.
1560                 Err(RefMut { value: unsafe { &mut *value }, borrow })
1561             }
1562         }
1563     }
1564
1565     /// Splits a `RefMut` into multiple `RefMut`s for different components of the
1566     /// borrowed data.
1567     ///
1568     /// The underlying `RefCell` will remain mutably borrowed until both
1569     /// returned `RefMut`s go out of scope.
1570     ///
1571     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1572     ///
1573     /// This is an associated function that needs to be used as
1574     /// `RefMut::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the
1575     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1576     ///
1577     /// # Examples
1578     ///
1579     /// ```
1580     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1581     ///
1582     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1583     /// let borrow = cell.borrow_mut();
1584     /// let (mut begin, mut end) = RefMut::map_split(borrow, |slice| slice.split_at_mut(2));
1585     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1586     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1587     /// begin.copy_from_slice(&[4, 3]);
1588     /// end.copy_from_slice(&[2, 1]);
1589     /// ```
1590     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1591     #[inline]
1592     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(
1593         orig: RefMut<'b, T>,
1594         f: F,
1595     ) -> (RefMut<'b, U>, RefMut<'b, V>)
1596     where
1597         F: FnOnce(&mut T) -> (&mut U, &mut V),
1598     {
1599         let (a, b) = f(orig.value);
1600         let borrow = orig.borrow.clone();
1601         (RefMut { value: a, borrow }, RefMut { value: b, borrow: orig.borrow })
1602     }
1603
1604     /// Convert into a mutable reference to the underlying data.
1605     ///
1606     /// The underlying `RefCell` can not be borrowed from again and will always appear already
1607     /// mutably borrowed, making the returned reference the only to the interior.
1608     ///
1609     /// This is an associated function that needs to be used as
1610     /// `RefMut::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1611     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1612     ///
1613     /// # Examples
1614     ///
1615     /// ```
1616     /// #![feature(cell_leak)]
1617     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1618     /// let cell = RefCell::new(0);
1619     ///
1620     /// let value = RefMut::leak(cell.borrow_mut());
1621     /// assert_eq!(*value, 0);
1622     /// *value = 1;
1623     ///
1624     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1625     /// ```
1626     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1627     pub fn leak(orig: RefMut<'b, T>) -> &'b mut T {
1628         // By forgetting this BorrowRefMut we ensure that the borrow counter in the RefCell can't
1629         // go back to UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would
1630         // require a unique reference to the borrowed RefCell. No further references can be created
1631         // from the original cell within that lifetime, making the current borrow the only
1632         // reference for the remaining lifetime.
1633         mem::forget(orig.borrow);
1634         orig.value
1635     }
1636 }
1637
1638 struct BorrowRefMut<'b> {
1639     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1640 }
1641
1642 impl Drop for BorrowRefMut<'_> {
1643     #[inline]
1644     fn drop(&mut self) {
1645         let borrow = self.borrow.get();
1646         debug_assert!(is_writing(borrow));
1647         self.borrow.set(borrow + 1);
1648     }
1649 }
1650
1651 impl<'b> BorrowRefMut<'b> {
1652     #[inline]
1653     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRefMut<'b>> {
1654         // NOTE: Unlike BorrowRefMut::clone, new is called to create the initial
1655         // mutable reference, and so there must currently be no existing
1656         // references. Thus, while clone increments the mutable refcount, here
1657         // we explicitly only allow going from UNUSED to UNUSED - 1.
1658         match borrow.get() {
1659             UNUSED => {
1660                 borrow.set(UNUSED - 1);
1661                 Some(BorrowRefMut { borrow })
1662             }
1663             _ => None,
1664         }
1665     }
1666
1667     // Clones a `BorrowRefMut`.
1668     //
1669     // This is only valid if each `BorrowRefMut` is used to track a mutable
1670     // reference to a distinct, nonoverlapping range of the original object.
1671     // This isn't in a Clone impl so that code doesn't call this implicitly.
1672     #[inline]
1673     fn clone(&self) -> BorrowRefMut<'b> {
1674         let borrow = self.borrow.get();
1675         debug_assert!(is_writing(borrow));
1676         // Prevent the borrow counter from underflowing.
1677         assert!(borrow != isize::MIN);
1678         self.borrow.set(borrow - 1);
1679         BorrowRefMut { borrow: self.borrow }
1680     }
1681 }
1682
1683 /// A wrapper type for a mutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1684 ///
1685 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1686 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1687 #[cfg_attr(
1688     not(bootstrap),
1689     must_not_suspend = "holding a RefMut across suspend \
1690                       points can cause BorrowErrors"
1691 )]
1692 pub struct RefMut<'b, T: ?Sized + 'b> {
1693     value: &'b mut T,
1694     borrow: BorrowRefMut<'b>,
1695 }
1696
1697 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1698 impl<T: ?Sized> Deref for RefMut<'_, T> {
1699     type Target = T;
1700
1701     #[inline]
1702     fn deref(&self) -> &T {
1703         self.value
1704     }
1705 }
1706
1707 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1708 impl<T: ?Sized> DerefMut for RefMut<'_, T> {
1709     #[inline]
1710     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1711         self.value
1712     }
1713 }
1714
1715 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1716 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<RefMut<'b, U>> for RefMut<'b, T> {}
1717
1718 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1719 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for RefMut<'_, T> {
1720     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1721         self.value.fmt(f)
1722     }
1723 }
1724
1725 /// The core primitive for interior mutability in Rust.
1726 ///
1727 /// If you have a reference `&T`, then normally in Rust the compiler performs optimizations based on
1728 /// the knowledge that `&T` points to immutable data. Mutating that data, for example through an
1729 /// alias or by transmuting an `&T` into an `&mut T`, is considered undefined behavior.
1730 /// `UnsafeCell<T>` opts-out of the immutability guarantee for `&T`: a shared reference
1731 /// `&UnsafeCell<T>` may point to data that is being mutated. This is called "interior mutability".
1732 ///
1733 /// All other types that allow internal mutability, such as `Cell<T>` and `RefCell<T>`, internally
1734 /// use `UnsafeCell` to wrap their data.
1735 ///
1736 /// Note that only the immutability guarantee for shared references is affected by `UnsafeCell`. The
1737 /// uniqueness guarantee for mutable references is unaffected. There is *no* legal way to obtain
1738 /// aliasing `&mut`, not even with `UnsafeCell<T>`.
1739 ///
1740 /// The `UnsafeCell` API itself is technically very simple: [`.get()`] gives you a raw pointer
1741 /// `*mut T` to its contents. It is up to _you_ as the abstraction designer to use that raw pointer
1742 /// correctly.
1743 ///
1744 /// [`.get()`]: `UnsafeCell::get`
1745 ///
1746 /// The precise Rust aliasing rules are somewhat in flux, but the main points are not contentious:
1747 ///
1748 /// - If you create a safe reference with lifetime `'a` (either a `&T` or `&mut T`
1749 /// reference) that is accessible by safe code (for example, because you returned it),
1750 /// then you must not access the data in any way that contradicts that reference for the
1751 /// remainder of `'a`. For example, this means that if you take the `*mut T` from an
1752 /// `UnsafeCell<T>` and cast it to an `&T`, then the data in `T` must remain immutable
1753 /// (modulo any `UnsafeCell` data found within `T`, of course) until that reference's
1754 /// lifetime expires. Similarly, if you create a `&mut T` reference that is released to
1755 /// safe code, then you must not access the data within the `UnsafeCell` until that
1756 /// reference expires.
1757 ///
1758 /// - At all times, you must avoid data races. If multiple threads have access to
1759 /// the same `UnsafeCell`, then any writes must have a proper happens-before relation to all other
1760 /// accesses (or use atomics).
1761 ///
1762 /// To assist with proper design, the following scenarios are explicitly declared legal
1763 /// for single-threaded code:
1764 ///
1765 /// 1. A `&T` reference can be released to safe code and there it can co-exist with other `&T`
1766 /// references, but not with a `&mut T`
1767 ///
1768 /// 2. A `&mut T` reference may be released to safe code provided neither other `&mut T` nor `&T`
1769 /// co-exist with it. A `&mut T` must always be unique.
1770 ///
1771 /// Note that whilst mutating the contents of an `&UnsafeCell<T>` (even while other
1772 /// `&UnsafeCell<T>` references alias the cell) is
1773 /// ok (provided you enforce the above invariants some other way), it is still undefined behavior
1774 /// to have multiple `&mut UnsafeCell<T>` aliases. That is, `UnsafeCell` is a wrapper
1775 /// designed to have a special interaction with _shared_ accesses (_i.e._, through an
1776 /// `&UnsafeCell<_>` reference); there is no magic whatsoever when dealing with _exclusive_
1777 /// accesses (_e.g._, through an `&mut UnsafeCell<_>`): neither the cell nor the wrapped value
1778 /// may be aliased for the duration of that `&mut` borrow.
1779 /// This is showcased by the [`.get_mut()`] accessor, which is a _safe_ getter that yields
1780 /// a `&mut T`.
1781 ///
1782 /// [`.get_mut()`]: `UnsafeCell::get_mut`
1783 ///
1784 /// # Examples
1785 ///
1786 /// Here is an example showcasing how to soundly mutate the contents of an `UnsafeCell<_>` despite
1787 /// there being multiple references aliasing the cell:
1788 ///
1789 /// ```
1790 /// use std::cell::UnsafeCell;
1791 ///
1792 /// let x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1793 /// // Get multiple / concurrent / shared references to the same `x`.
1794 /// let (p1, p2): (&UnsafeCell<i32>, &UnsafeCell<i32>) = (&x, &x);
1795 ///
1796 /// unsafe {
1797 ///     // SAFETY: within this scope there are no other references to `x`'s contents,
1798 ///     // so ours is effectively unique.
1799 ///     let p1_exclusive: &mut i32 = &mut *p1.get(); // -- borrow --+
1800 ///     *p1_exclusive += 27; //                                     |
1801 /// } // <---------- cannot go beyond this point -------------------+
1802 ///
1803 /// unsafe {
1804 ///     // SAFETY: within this scope nobody expects to have exclusive access to `x`'s contents,
1805 ///     // so we can have multiple shared accesses concurrently.
1806 ///     let p2_shared: &i32 = &*p2.get();
1807 ///     assert_eq!(*p2_shared, 42 + 27);
1808 ///     let p1_shared: &i32 = &*p1.get();
1809 ///     assert_eq!(*p1_shared, *p2_shared);
1810 /// }
1811 /// ```
1812 ///
1813 /// The following example showcases the fact that exclusive access to an `UnsafeCell<T>`
1814 /// implies exclusive access to its `T`:
1815 ///
1816 /// ```rust
1817 /// #![forbid(unsafe_code)] // with exclusive accesses,
1818 ///                         // `UnsafeCell` is a transparent no-op wrapper,
1819 ///                         // so no need for `unsafe` here.
1820 /// use std::cell::UnsafeCell;
1821 ///
1822 /// let mut x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1823 ///
1824 /// // Get a compile-time-checked unique reference to `x`.
1825 /// let p_unique: &mut UnsafeCell<i32> = &mut x;
1826 /// // With an exclusive reference, we can mutate the contents for free.
1827 /// *p_unique.get_mut() = 0;
1828 /// // Or, equivalently:
1829 /// x = UnsafeCell::new(0);
1830 ///
1831 /// // When we own the value, we can extract the contents for free.
1832 /// let contents: i32 = x.into_inner();
1833 /// assert_eq!(contents, 0);
1834 /// ```
1835 #[lang = "unsafe_cell"]
1836 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1837 #[repr(transparent)]
1838 #[repr(no_niche)] // rust-lang/rust#68303.
1839 pub struct UnsafeCell<T: ?Sized> {
1840     value: T,
1841 }
1842
1843 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1844 impl<T: ?Sized> !Sync for UnsafeCell<T> {}
1845
1846 impl<T> UnsafeCell<T> {
1847     /// Constructs a new instance of `UnsafeCell` which will wrap the specified
1848     /// value.
1849     ///
1850     /// All access to the inner value through methods is `unsafe`.
1851     ///
1852     /// # Examples
1853     ///
1854     /// ```
1855     /// use std::cell::UnsafeCell;
1856     ///
1857     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1858     /// ```
1859     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1860     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafe_cell_new", since = "1.32.0")]
1861     #[inline(always)]
1862     pub const fn new(value: T) -> UnsafeCell<T> {
1863         UnsafeCell { value }
1864     }
1865
1866     /// Unwraps the value.
1867     ///
1868     /// # Examples
1869     ///
1870     /// ```
1871     /// use std::cell::UnsafeCell;
1872     ///
1873     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1874     ///
1875     /// let five = uc.into_inner();
1876     /// ```
1877     #[inline(always)]
1878     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1879     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
1880     pub const fn into_inner(self) -> T {
1881         self.value
1882     }
1883 }
1884
1885 impl<T: ?Sized> UnsafeCell<T> {
1886     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1887     ///
1888     /// This can be cast to a pointer of any kind.
1889     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1890     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1891     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`
1892     ///
1893     /// # Examples
1894     ///
1895     /// ```
1896     /// use std::cell::UnsafeCell;
1897     ///
1898     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1899     ///
1900     /// let five = uc.get();
1901     /// ```
1902     #[inline(always)]
1903     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1904     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafecell_get", since = "1.32.0")]
1905     pub const fn get(&self) -> *mut T {
1906         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1907         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1908         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1909         self as *const UnsafeCell<T> as *const T as *mut T
1910     }
1911
1912     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1913     ///
1914     /// This call borrows the `UnsafeCell` mutably (at compile-time) which
1915     /// guarantees that we possess the only reference.
1916     ///
1917     /// # Examples
1918     ///
1919     /// ```
1920     /// use std::cell::UnsafeCell;
1921     ///
1922     /// let mut c = UnsafeCell::new(5);
1923     /// *c.get_mut() += 1;
1924     ///
1925     /// assert_eq!(*c.get_mut(), 6);
1926     /// ```
1927     #[inline(always)]
1928     #[stable(feature = "unsafe_cell_get_mut", since = "1.50.0")]
1929     #[rustc_const_unstable(feature = "const_unsafecell_get_mut", issue = "88836")]
1930     pub const fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1931         &mut self.value
1932     }
1933
1934     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1935     /// The difference from [`get`] is that this function accepts a raw pointer,
1936     /// which is useful to avoid the creation of temporary references.
1937     ///
1938     /// The result can be cast to a pointer of any kind.
1939     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1940     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1941     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`.
1942     ///
1943     /// [`get`]: UnsafeCell::get()
1944     ///
1945     /// # Examples
1946     ///
1947     /// Gradual initialization of an `UnsafeCell` requires `raw_get`, as
1948     /// calling `get` would require creating a reference to uninitialized data:
1949     ///
1950     /// ```
1951     /// use std::cell::UnsafeCell;
1952     /// use std::mem::MaybeUninit;
1953     ///
1954     /// let m = MaybeUninit::<UnsafeCell<i32>>::uninit();
1955     /// unsafe { UnsafeCell::raw_get(m.as_ptr()).write(5); }
1956     /// let uc = unsafe { m.assume_init() };
1957     ///
1958     /// assert_eq!(uc.into_inner(), 5);
1959     /// ```
1960     #[inline(always)]
1961     #[stable(feature = "unsafe_cell_raw_get", since = "1.56.0")]
1962     pub const fn raw_get(this: *const Self) -> *mut T {
1963         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1964         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1965         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1966         this as *const T as *mut T
1967     }
1968 }
1969
1970 #[stable(feature = "unsafe_cell_default", since = "1.10.0")]
1971 impl<T: Default> Default for UnsafeCell<T> {
1972     /// Creates an `UnsafeCell`, with the `Default` value for T.
1973     fn default() -> UnsafeCell<T> {
1974         UnsafeCell::new(Default::default())
1975     }
1976 }
1977
1978 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1979 impl<T> From<T> for UnsafeCell<T> {
1980     fn from(t: T) -> UnsafeCell<T> {
1981         UnsafeCell::new(t)
1982     }
1983 }
1984
1985 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1986 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<UnsafeCell<U>> for UnsafeCell<T> {}
1987
1988 #[allow(unused)]
1989 fn assert_coerce_unsized(a: UnsafeCell<&i32>, b: Cell<&i32>, c: RefCell<&i32>) {
1990     let _: UnsafeCell<&dyn Send> = a;
1991     let _: Cell<&dyn Send> = b;
1992     let _: RefCell<&dyn Send> = c;
1993 }