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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 // Note that this negative impl isn't strictly necessary for correctness,
244 // as `Cell` wraps `UnsafeCell`, which is itself `!Sync`.
245 // However, given how important `Cell`'s `!Sync`-ness is,
246 // having an explicit negative impl is nice for documentation purposes
247 // and results in nicer error messages.
248 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
249 impl<T: ?Sized> !Sync for Cell<T> {}
250
251 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
252 impl<T: Copy> Clone for Cell<T> {
253     #[inline]
254     fn clone(&self) -> Cell<T> {
255         Cell::new(self.get())
256     }
257 }
258
259 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
260 impl<T: Default> Default for Cell<T> {
261     /// Creates a `Cell<T>`, with the `Default` value for T.
262     #[inline]
263     fn default() -> Cell<T> {
264         Cell::new(Default::default())
265     }
266 }
267
268 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
269 impl<T: PartialEq + Copy> PartialEq for Cell<T> {
270     #[inline]
271     fn eq(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
272         self.get() == other.get()
273     }
274 }
275
276 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
277 impl<T: Eq + Copy> Eq for Cell<T> {}
278
279 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
280 impl<T: PartialOrd + Copy> PartialOrd for Cell<T> {
281     #[inline]
282     fn partial_cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Option<Ordering> {
283         self.get().partial_cmp(&other.get())
284     }
285
286     #[inline]
287     fn lt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
288         self.get() < other.get()
289     }
290
291     #[inline]
292     fn le(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
293         self.get() <= other.get()
294     }
295
296     #[inline]
297     fn gt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
298         self.get() > other.get()
299     }
300
301     #[inline]
302     fn ge(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
303         self.get() >= other.get()
304     }
305 }
306
307 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
308 impl<T: Ord + Copy> Ord for Cell<T> {
309     #[inline]
310     fn cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Ordering {
311         self.get().cmp(&other.get())
312     }
313 }
314
315 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
316 #[rustc_const_unstable(feature = "const_convert", issue = "88674")]
317 impl<T> const From<T> for Cell<T> {
318     /// Creates a new `Cell<T>` containing the given value.
319     fn from(t: T) -> Cell<T> {
320         Cell::new(t)
321     }
322 }
323
324 impl<T> Cell<T> {
325     /// Creates a new `Cell` containing the given value.
326     ///
327     /// # Examples
328     ///
329     /// ```
330     /// use std::cell::Cell;
331     ///
332     /// let c = Cell::new(5);
333     /// ```
334     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
335     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_new", since = "1.24.0")]
336     #[inline]
337     pub const fn new(value: T) -> Cell<T> {
338         Cell { value: UnsafeCell::new(value) }
339     }
340
341     /// Sets the contained value.
342     ///
343     /// # Examples
344     ///
345     /// ```
346     /// use std::cell::Cell;
347     ///
348     /// let c = Cell::new(5);
349     ///
350     /// c.set(10);
351     /// ```
352     #[inline]
353     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
354     pub fn set(&self, val: T) {
355         let old = self.replace(val);
356         drop(old);
357     }
358
359     /// Swaps the values of two `Cell`s.
360     /// Difference with `std::mem::swap` is that this function doesn't require `&mut` reference.
361     ///
362     /// # Examples
363     ///
364     /// ```
365     /// use std::cell::Cell;
366     ///
367     /// let c1 = Cell::new(5i32);
368     /// let c2 = Cell::new(10i32);
369     /// c1.swap(&c2);
370     /// assert_eq!(10, c1.get());
371     /// assert_eq!(5, c2.get());
372     /// ```
373     #[inline]
374     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
375     pub fn swap(&self, other: &Self) {
376         if ptr::eq(self, other) {
377             return;
378         }
379         // SAFETY: This can be risky if called from separate threads, but `Cell`
380         // is `!Sync` so this won't happen. This also won't invalidate any
381         // pointers since `Cell` makes sure nothing else will be pointing into
382         // either of these `Cell`s.
383         unsafe {
384             ptr::swap(self.value.get(), other.value.get());
385         }
386     }
387
388     /// Replaces the contained value with `val`, and returns the old contained value.
389     ///
390     /// # Examples
391     ///
392     /// ```
393     /// use std::cell::Cell;
394     ///
395     /// let cell = Cell::new(5);
396     /// assert_eq!(cell.get(), 5);
397     /// assert_eq!(cell.replace(10), 5);
398     /// assert_eq!(cell.get(), 10);
399     /// ```
400     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
401     pub fn replace(&self, val: T) -> T {
402         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
403         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
404         mem::replace(unsafe { &mut *self.value.get() }, val)
405     }
406
407     /// Unwraps the value.
408     ///
409     /// # Examples
410     ///
411     /// ```
412     /// use std::cell::Cell;
413     ///
414     /// let c = Cell::new(5);
415     /// let five = c.into_inner();
416     ///
417     /// assert_eq!(five, 5);
418     /// ```
419     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
420     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
421     pub const fn into_inner(self) -> T {
422         self.value.into_inner()
423     }
424 }
425
426 impl<T: Copy> Cell<T> {
427     /// Returns a copy of the contained value.
428     ///
429     /// # Examples
430     ///
431     /// ```
432     /// use std::cell::Cell;
433     ///
434     /// let c = Cell::new(5);
435     ///
436     /// let five = c.get();
437     /// ```
438     #[inline]
439     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
440     pub fn get(&self) -> T {
441         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
442         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
443         unsafe { *self.value.get() }
444     }
445
446     /// Updates the contained value using a function and returns the new value.
447     ///
448     /// # Examples
449     ///
450     /// ```
451     /// #![feature(cell_update)]
452     ///
453     /// use std::cell::Cell;
454     ///
455     /// let c = Cell::new(5);
456     /// let new = c.update(|x| x + 1);
457     ///
458     /// assert_eq!(new, 6);
459     /// assert_eq!(c.get(), 6);
460     /// ```
461     #[inline]
462     #[unstable(feature = "cell_update", issue = "50186")]
463     pub fn update<F>(&self, f: F) -> T
464     where
465         F: FnOnce(T) -> T,
466     {
467         let old = self.get();
468         let new = f(old);
469         self.set(new);
470         new
471     }
472 }
473
474 impl<T: ?Sized> Cell<T> {
475     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
476     ///
477     /// # Examples
478     ///
479     /// ```
480     /// use std::cell::Cell;
481     ///
482     /// let c = Cell::new(5);
483     ///
484     /// let ptr = c.as_ptr();
485     /// ```
486     #[inline]
487     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
488     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_as_ptr", since = "1.32.0")]
489     pub const fn as_ptr(&self) -> *mut T {
490         self.value.get()
491     }
492
493     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
494     ///
495     /// This call borrows `Cell` mutably (at compile-time) which guarantees
496     /// that we possess the only reference.
497     ///
498     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
499     /// generally not the case when using a `Cell`. If you require interior
500     /// mutability by reference, consider using `RefCell` which provides
501     /// run-time checked mutable borrows through its [`borrow_mut`] method.
502     ///
503     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
504     ///
505     /// # Examples
506     ///
507     /// ```
508     /// use std::cell::Cell;
509     ///
510     /// let mut c = Cell::new(5);
511     /// *c.get_mut() += 1;
512     ///
513     /// assert_eq!(c.get(), 6);
514     /// ```
515     #[inline]
516     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
517     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
518         self.value.get_mut()
519     }
520
521     /// Returns a `&Cell<T>` from a `&mut T`
522     ///
523     /// # Examples
524     ///
525     /// ```
526     /// use std::cell::Cell;
527     ///
528     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
529     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
530     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
531     ///
532     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
533     /// ```
534     #[inline]
535     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
536     pub fn from_mut(t: &mut T) -> &Cell<T> {
537         // SAFETY: `&mut` ensures unique access.
538         unsafe { &*(t as *mut T as *const Cell<T>) }
539     }
540 }
541
542 impl<T: Default> Cell<T> {
543     /// Takes the value of the cell, leaving `Default::default()` in its place.
544     ///
545     /// # Examples
546     ///
547     /// ```
548     /// use std::cell::Cell;
549     ///
550     /// let c = Cell::new(5);
551     /// let five = c.take();
552     ///
553     /// assert_eq!(five, 5);
554     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
555     /// ```
556     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
557     pub fn take(&self) -> T {
558         self.replace(Default::default())
559     }
560 }
561
562 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
563 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<Cell<U>> for Cell<T> {}
564
565 impl<T> Cell<[T]> {
566     /// Returns a `&[Cell<T>]` from a `&Cell<[T]>`
567     ///
568     /// # Examples
569     ///
570     /// ```
571     /// use std::cell::Cell;
572     ///
573     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
574     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
575     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
576     ///
577     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
578     /// ```
579     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
580     pub fn as_slice_of_cells(&self) -> &[Cell<T>] {
581         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
582         unsafe { &*(self as *const Cell<[T]> as *const [Cell<T>]) }
583     }
584 }
585
586 impl<T, const N: usize> Cell<[T; N]> {
587     /// Returns a `&[Cell<T>; N]` from a `&Cell<[T; N]>`
588     ///
589     /// # Examples
590     ///
591     /// ```
592     /// #![feature(as_array_of_cells)]
593     /// use std::cell::Cell;
594     ///
595     /// let mut array: [i32; 3] = [1, 2, 3];
596     /// let cell_array: &Cell<[i32; 3]> = Cell::from_mut(&mut array);
597     /// let array_cell: &[Cell<i32>; 3] = cell_array.as_array_of_cells();
598     /// ```
599     #[unstable(feature = "as_array_of_cells", issue = "88248")]
600     pub fn as_array_of_cells(&self) -> &[Cell<T>; N] {
601         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
602         unsafe { &*(self as *const Cell<[T; N]> as *const [Cell<T>; N]) }
603     }
604 }
605
606 /// A mutable memory location with dynamically checked borrow rules
607 ///
608 /// See the [module-level documentation](self) for more.
609 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
610 pub struct RefCell<T: ?Sized> {
611     borrow: Cell<BorrowFlag>,
612     // Stores the location of the earliest currently active borrow.
613     // This gets updated whenever we go from having zero borrows
614     // to having a single borrow. When a borrow occurs, this gets included
615     // in the generated `BorrowError/`BorrowMutError`
616     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
617     borrowed_at: Cell<Option<&'static crate::panic::Location<'static>>>,
618     value: UnsafeCell<T>,
619 }
620
621 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow`].
622 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
623 #[non_exhaustive]
624 pub struct BorrowError {
625     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
626     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
627 }
628
629 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
630 impl Debug for BorrowError {
631     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
632         let mut builder = f.debug_struct("BorrowError");
633
634         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
635         builder.field("location", self.location);
636
637         builder.finish()
638     }
639 }
640
641 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
642 impl Display for BorrowError {
643     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
644         Display::fmt("already mutably borrowed", f)
645     }
646 }
647
648 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow_mut`].
649 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
650 #[non_exhaustive]
651 pub struct BorrowMutError {
652     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
653     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
654 }
655
656 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
657 impl Debug for BorrowMutError {
658     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
659         let mut builder = f.debug_struct("BorrowMutError");
660
661         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
662         builder.field("location", self.location);
663
664         builder.finish()
665     }
666 }
667
668 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
669 impl Display for BorrowMutError {
670     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
671         Display::fmt("already borrowed", f)
672     }
673 }
674
675 // Positive values represent the number of `Ref` active. Negative values
676 // represent the number of `RefMut` active. Multiple `RefMut`s can only be
677 // active at a time if they refer to distinct, nonoverlapping components of a
678 // `RefCell` (e.g., different ranges of a slice).
679 //
680 // `Ref` and `RefMut` are both two words in size, and so there will likely never
681 // be enough `Ref`s or `RefMut`s in existence to overflow half of the `usize`
682 // range. Thus, a `BorrowFlag` will probably never overflow or underflow.
683 // However, this is not a guarantee, as a pathological program could repeatedly
684 // create and then mem::forget `Ref`s or `RefMut`s. Thus, all code must
685 // explicitly check for overflow and underflow in order to avoid unsafety, or at
686 // least behave correctly in the event that overflow or underflow happens (e.g.,
687 // see BorrowRef::new).
688 type BorrowFlag = isize;
689 const UNUSED: BorrowFlag = 0;
690
691 #[inline(always)]
692 fn is_writing(x: BorrowFlag) -> bool {
693     x < UNUSED
694 }
695
696 #[inline(always)]
697 fn is_reading(x: BorrowFlag) -> bool {
698     x > UNUSED
699 }
700
701 impl<T> RefCell<T> {
702     /// Creates a new `RefCell` containing `value`.
703     ///
704     /// # Examples
705     ///
706     /// ```
707     /// use std::cell::RefCell;
708     ///
709     /// let c = RefCell::new(5);
710     /// ```
711     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
712     #[rustc_const_stable(feature = "const_refcell_new", since = "1.24.0")]
713     #[inline]
714     pub const fn new(value: T) -> RefCell<T> {
715         RefCell {
716             value: UnsafeCell::new(value),
717             borrow: Cell::new(UNUSED),
718             #[cfg(feature = "debug_refcell")]
719             borrowed_at: Cell::new(None),
720         }
721     }
722
723     /// Consumes the `RefCell`, returning the wrapped value.
724     ///
725     /// # Examples
726     ///
727     /// ```
728     /// use std::cell::RefCell;
729     ///
730     /// let c = RefCell::new(5);
731     ///
732     /// let five = c.into_inner();
733     /// ```
734     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
735     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
736     #[inline]
737     pub const fn into_inner(self) -> T {
738         // Since this function takes `self` (the `RefCell`) by value, the
739         // compiler statically verifies that it is not currently borrowed.
740         self.value.into_inner()
741     }
742
743     /// Replaces the wrapped value with a new one, returning the old value,
744     /// without deinitializing either one.
745     ///
746     /// This function corresponds to [`std::mem::replace`](../mem/fn.replace.html).
747     ///
748     /// # Panics
749     ///
750     /// Panics if the value is currently borrowed.
751     ///
752     /// # Examples
753     ///
754     /// ```
755     /// use std::cell::RefCell;
756     /// let cell = RefCell::new(5);
757     /// let old_value = cell.replace(6);
758     /// assert_eq!(old_value, 5);
759     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
760     /// ```
761     #[inline]
762     #[stable(feature = "refcell_replace", since = "1.24.0")]
763     #[track_caller]
764     pub fn replace(&self, t: T) -> T {
765         mem::replace(&mut *self.borrow_mut(), t)
766     }
767
768     /// Replaces the wrapped value with a new one computed from `f`, returning
769     /// the old value, without deinitializing either one.
770     ///
771     /// # Panics
772     ///
773     /// Panics if the value is currently borrowed.
774     ///
775     /// # Examples
776     ///
777     /// ```
778     /// use std::cell::RefCell;
779     /// let cell = RefCell::new(5);
780     /// let old_value = cell.replace_with(|&mut old| old + 1);
781     /// assert_eq!(old_value, 5);
782     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
783     /// ```
784     #[inline]
785     #[stable(feature = "refcell_replace_swap", since = "1.35.0")]
786     #[track_caller]
787     pub fn replace_with<F: FnOnce(&mut T) -> T>(&self, f: F) -> T {
788         let mut_borrow = &mut *self.borrow_mut();
789         let replacement = f(mut_borrow);
790         mem::replace(mut_borrow, replacement)
791     }
792
793     /// Swaps the wrapped value of `self` with the wrapped value of `other`,
794     /// without deinitializing either one.
795     ///
796     /// This function corresponds to [`std::mem::swap`](../mem/fn.swap.html).
797     ///
798     /// # Panics
799     ///
800     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
801     ///
802     /// # Examples
803     ///
804     /// ```
805     /// use std::cell::RefCell;
806     /// let c = RefCell::new(5);
807     /// let d = RefCell::new(6);
808     /// c.swap(&d);
809     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
810     /// assert_eq!(d, RefCell::new(5));
811     /// ```
812     #[inline]
813     #[stable(feature = "refcell_swap", since = "1.24.0")]
814     pub fn swap(&self, other: &Self) {
815         mem::swap(&mut *self.borrow_mut(), &mut *other.borrow_mut())
816     }
817 }
818
819 impl<T: ?Sized> RefCell<T> {
820     /// Immutably borrows the wrapped value.
821     ///
822     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple
823     /// immutable borrows can be taken out at the same time.
824     ///
825     /// # Panics
826     ///
827     /// Panics if the value is currently mutably borrowed. For a non-panicking variant, use
828     /// [`try_borrow`](#method.try_borrow).
829     ///
830     /// # Examples
831     ///
832     /// ```
833     /// use std::cell::RefCell;
834     ///
835     /// let c = RefCell::new(5);
836     ///
837     /// let borrowed_five = c.borrow();
838     /// let borrowed_five2 = c.borrow();
839     /// ```
840     ///
841     /// An example of panic:
842     ///
843     /// ```should_panic
844     /// use std::cell::RefCell;
845     ///
846     /// let c = RefCell::new(5);
847     ///
848     /// let m = c.borrow_mut();
849     /// let b = c.borrow(); // this causes a panic
850     /// ```
851     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
852     #[inline]
853     #[track_caller]
854     pub fn borrow(&self) -> Ref<'_, T> {
855         self.try_borrow().expect("already mutably borrowed")
856     }
857
858     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently mutably
859     /// borrowed.
860     ///
861     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple immutable borrows can be
862     /// taken out at the same time.
863     ///
864     /// This is the non-panicking variant of [`borrow`](#method.borrow).
865     ///
866     /// # Examples
867     ///
868     /// ```
869     /// use std::cell::RefCell;
870     ///
871     /// let c = RefCell::new(5);
872     ///
873     /// {
874     ///     let m = c.borrow_mut();
875     ///     assert!(c.try_borrow().is_err());
876     /// }
877     ///
878     /// {
879     ///     let m = c.borrow();
880     ///     assert!(c.try_borrow().is_ok());
881     /// }
882     /// ```
883     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
884     #[inline]
885     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
886     pub fn try_borrow(&self) -> Result<Ref<'_, T>, BorrowError> {
887         match BorrowRef::new(&self.borrow) {
888             Some(b) => {
889                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
890                 {
891                     // `borrowed_at` is always the *first* active borrow
892                     if b.borrow.get() == 1 {
893                         self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
894                     }
895                 }
896
897                 // SAFETY: `BorrowRef` ensures that there is only immutable access
898                 // to the value while borrowed.
899                 Ok(Ref { value: unsafe { &*self.value.get() }, borrow: b })
900             }
901             None => Err(BorrowError {
902                 // If a borrow occurred, then we must already have an outstanding borrow,
903                 // so `borrowed_at` will be `Some`
904                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
905                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
906             }),
907         }
908     }
909
910     /// Mutably borrows the wrapped value.
911     ///
912     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
913     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
914     /// active.
915     ///
916     /// # Panics
917     ///
918     /// Panics if the value is currently borrowed. For a non-panicking variant, use
919     /// [`try_borrow_mut`](#method.try_borrow_mut).
920     ///
921     /// # Examples
922     ///
923     /// ```
924     /// use std::cell::RefCell;
925     ///
926     /// let c = RefCell::new("hello".to_owned());
927     ///
928     /// *c.borrow_mut() = "bonjour".to_owned();
929     ///
930     /// assert_eq!(&*c.borrow(), "bonjour");
931     /// ```
932     ///
933     /// An example of panic:
934     ///
935     /// ```should_panic
936     /// use std::cell::RefCell;
937     ///
938     /// let c = RefCell::new(5);
939     /// let m = c.borrow();
940     ///
941     /// let b = c.borrow_mut(); // this causes a panic
942     /// ```
943     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
944     #[inline]
945     #[track_caller]
946     pub fn borrow_mut(&self) -> RefMut<'_, T> {
947         self.try_borrow_mut().expect("already borrowed")
948     }
949
950     /// Mutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently borrowed.
951     ///
952     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
953     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
954     /// active.
955     ///
956     /// This is the non-panicking variant of [`borrow_mut`](#method.borrow_mut).
957     ///
958     /// # Examples
959     ///
960     /// ```
961     /// use std::cell::RefCell;
962     ///
963     /// let c = RefCell::new(5);
964     ///
965     /// {
966     ///     let m = c.borrow();
967     ///     assert!(c.try_borrow_mut().is_err());
968     /// }
969     ///
970     /// assert!(c.try_borrow_mut().is_ok());
971     /// ```
972     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
973     #[inline]
974     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
975     pub fn try_borrow_mut(&self) -> Result<RefMut<'_, T>, BorrowMutError> {
976         match BorrowRefMut::new(&self.borrow) {
977             Some(b) => {
978                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
979                 {
980                     self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
981                 }
982
983                 // SAFETY: `BorrowRef` guarantees unique access.
984                 Ok(RefMut { value: unsafe { &mut *self.value.get() }, borrow: b })
985             }
986             None => Err(BorrowMutError {
987                 // If a borrow occurred, then we must already have an outstanding borrow,
988                 // so `borrowed_at` will be `Some`
989                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
990                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
991             }),
992         }
993     }
994
995     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
996     ///
997     /// # Examples
998     ///
999     /// ```
1000     /// use std::cell::RefCell;
1001     ///
1002     /// let c = RefCell::new(5);
1003     ///
1004     /// let ptr = c.as_ptr();
1005     /// ```
1006     #[inline]
1007     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
1008     pub fn as_ptr(&self) -> *mut T {
1009         self.value.get()
1010     }
1011
1012     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1013     ///
1014     /// This call borrows `RefCell` mutably (at compile-time) so there is no
1015     /// need for dynamic checks.
1016     ///
1017     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
1018     /// generally not the case when using a `RefCell`. Take a look at the
1019     /// [`borrow_mut`] method instead if `self` isn't mutable.
1020     ///
1021     /// Also, please be aware that this method is only for special circumstances and is usually
1022     /// not what you want. In case of doubt, use [`borrow_mut`] instead.
1023     ///
1024     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
1025     ///
1026     /// # Examples
1027     ///
1028     /// ```
1029     /// use std::cell::RefCell;
1030     ///
1031     /// let mut c = RefCell::new(5);
1032     /// *c.get_mut() += 1;
1033     ///
1034     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
1035     /// ```
1036     #[inline]
1037     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
1038     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1039         self.value.get_mut()
1040     }
1041
1042     /// Undo the effect of leaked guards on the borrow state of the `RefCell`.
1043     ///
1044     /// This call is similar to [`get_mut`] but more specialized. It borrows `RefCell` mutably to
1045     /// ensure no borrows exist and then resets the state tracking shared borrows. This is relevant
1046     /// if some `Ref` or `RefMut` borrows have been leaked.
1047     ///
1048     /// [`get_mut`]: RefCell::get_mut()
1049     ///
1050     /// # Examples
1051     ///
1052     /// ```
1053     /// #![feature(cell_leak)]
1054     /// use std::cell::RefCell;
1055     ///
1056     /// let mut c = RefCell::new(0);
1057     /// std::mem::forget(c.borrow_mut());
1058     ///
1059     /// assert!(c.try_borrow().is_err());
1060     /// c.undo_leak();
1061     /// assert!(c.try_borrow().is_ok());
1062     /// ```
1063     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1064     pub fn undo_leak(&mut self) -> &mut T {
1065         *self.borrow.get_mut() = UNUSED;
1066         self.get_mut()
1067     }
1068
1069     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is
1070     /// currently mutably borrowed.
1071     ///
1072     /// # Safety
1073     ///
1074     /// Unlike `RefCell::borrow`, this method is unsafe because it does not
1075     /// return a `Ref`, thus leaving the borrow flag untouched. Mutably
1076     /// borrowing the `RefCell` while the reference returned by this method
1077     /// is alive is undefined behaviour.
1078     ///
1079     /// # Examples
1080     ///
1081     /// ```
1082     /// use std::cell::RefCell;
1083     ///
1084     /// let c = RefCell::new(5);
1085     ///
1086     /// {
1087     ///     let m = c.borrow_mut();
1088     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_err());
1089     /// }
1090     ///
1091     /// {
1092     ///     let m = c.borrow();
1093     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_ok());
1094     /// }
1095     /// ```
1096     #[stable(feature = "borrow_state", since = "1.37.0")]
1097     #[inline]
1098     pub unsafe fn try_borrow_unguarded(&self) -> Result<&T, BorrowError> {
1099         if !is_writing(self.borrow.get()) {
1100             // SAFETY: We check that nobody is actively writing now, but it is
1101             // the caller's responsibility to ensure that nobody writes until
1102             // the returned reference is no longer in use.
1103             // Also, `self.value.get()` refers to the value owned by `self`
1104             // and is thus guaranteed to be valid for the lifetime of `self`.
1105             Ok(unsafe { &*self.value.get() })
1106         } else {
1107             Err(BorrowError {
1108                 // If a borrow occurred, then we must already have an outstanding borrow,
1109                 // so `borrowed_at` will be `Some`
1110                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
1111                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
1112             })
1113         }
1114     }
1115 }
1116
1117 impl<T: Default> RefCell<T> {
1118     /// Takes the wrapped value, leaving `Default::default()` in its place.
1119     ///
1120     /// # Panics
1121     ///
1122     /// Panics if the value is currently borrowed.
1123     ///
1124     /// # Examples
1125     ///
1126     /// ```
1127     /// use std::cell::RefCell;
1128     ///
1129     /// let c = RefCell::new(5);
1130     /// let five = c.take();
1131     ///
1132     /// assert_eq!(five, 5);
1133     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
1134     /// ```
1135     #[stable(feature = "refcell_take", since = "1.50.0")]
1136     pub fn take(&self) -> T {
1137         self.replace(Default::default())
1138     }
1139 }
1140
1141 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1142 unsafe impl<T: ?Sized> Send for RefCell<T> where T: Send {}
1143
1144 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1145 impl<T: ?Sized> !Sync for RefCell<T> {}
1146
1147 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1148 impl<T: Clone> Clone for RefCell<T> {
1149     /// # Panics
1150     ///
1151     /// Panics if the value is currently mutably borrowed.
1152     #[inline]
1153     #[track_caller]
1154     fn clone(&self) -> RefCell<T> {
1155         RefCell::new(self.borrow().clone())
1156     }
1157
1158     /// # Panics
1159     ///
1160     /// Panics if `other` is currently mutably borrowed.
1161     #[inline]
1162     #[track_caller]
1163     fn clone_from(&mut self, other: &Self) {
1164         self.get_mut().clone_from(&other.borrow())
1165     }
1166 }
1167
1168 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1169 impl<T: Default> Default for RefCell<T> {
1170     /// Creates a `RefCell<T>`, with the `Default` value for T.
1171     #[inline]
1172     fn default() -> RefCell<T> {
1173         RefCell::new(Default::default())
1174     }
1175 }
1176
1177 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1178 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for RefCell<T> {
1179     /// # Panics
1180     ///
1181     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1182     #[inline]
1183     fn eq(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1184         *self.borrow() == *other.borrow()
1185     }
1186 }
1187
1188 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
1189 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for RefCell<T> {}
1190
1191 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1192 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for RefCell<T> {
1193     /// # Panics
1194     ///
1195     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1196     #[inline]
1197     fn partial_cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Option<Ordering> {
1198         self.borrow().partial_cmp(&*other.borrow())
1199     }
1200
1201     /// # Panics
1202     ///
1203     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1204     #[inline]
1205     fn lt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1206         *self.borrow() < *other.borrow()
1207     }
1208
1209     /// # Panics
1210     ///
1211     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1212     #[inline]
1213     fn le(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1214         *self.borrow() <= *other.borrow()
1215     }
1216
1217     /// # Panics
1218     ///
1219     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1220     #[inline]
1221     fn gt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1222         *self.borrow() > *other.borrow()
1223     }
1224
1225     /// # Panics
1226     ///
1227     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1228     #[inline]
1229     fn ge(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1230         *self.borrow() >= *other.borrow()
1231     }
1232 }
1233
1234 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1235 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for RefCell<T> {
1236     /// # Panics
1237     ///
1238     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1239     #[inline]
1240     fn cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Ordering {
1241         self.borrow().cmp(&*other.borrow())
1242     }
1243 }
1244
1245 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1246 #[rustc_const_unstable(feature = "const_convert", issue = "88674")]
1247 impl<T> const From<T> for RefCell<T> {
1248     /// Creates a new `RefCell<T>` containing the given value.
1249     fn from(t: T) -> RefCell<T> {
1250         RefCell::new(t)
1251     }
1252 }
1253
1254 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1255 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<RefCell<U>> for RefCell<T> {}
1256
1257 struct BorrowRef<'b> {
1258     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1259 }
1260
1261 impl<'b> BorrowRef<'b> {
1262     #[inline]
1263     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRef<'b>> {
1264         let b = borrow.get().wrapping_add(1);
1265         if !is_reading(b) {
1266             // Incrementing borrow can result in a non-reading value (<= 0) in these cases:
1267             // 1. It was < 0, i.e. there are writing borrows, so we can't allow a read borrow
1268             //    due to Rust's reference aliasing rules
1269             // 2. It was isize::MAX (the max amount of reading borrows) and it overflowed
1270             //    into isize::MIN (the max amount of writing borrows) so we can't allow
1271             //    an additional read borrow because isize can't represent so many read borrows
1272             //    (this can only happen if you mem::forget more than a small constant amount of
1273             //    `Ref`s, which is not good practice)
1274             None
1275         } else {
1276             // Incrementing borrow can result in a reading value (> 0) in these cases:
1277             // 1. It was = 0, i.e. it wasn't borrowed, and we are taking the first read borrow
1278             // 2. It was > 0 and < isize::MAX, i.e. there were read borrows, and isize
1279             //    is large enough to represent having one more read borrow
1280             borrow.set(b);
1281             Some(BorrowRef { borrow })
1282         }
1283     }
1284 }
1285
1286 impl Drop for BorrowRef<'_> {
1287     #[inline]
1288     fn drop(&mut self) {
1289         let borrow = self.borrow.get();
1290         debug_assert!(is_reading(borrow));
1291         self.borrow.set(borrow - 1);
1292     }
1293 }
1294
1295 impl Clone for BorrowRef<'_> {
1296     #[inline]
1297     fn clone(&self) -> Self {
1298         // Since this Ref exists, we know the borrow flag
1299         // is a reading borrow.
1300         let borrow = self.borrow.get();
1301         debug_assert!(is_reading(borrow));
1302         // Prevent the borrow counter from overflowing into
1303         // a writing borrow.
1304         assert!(borrow != isize::MAX);
1305         self.borrow.set(borrow + 1);
1306         BorrowRef { borrow: self.borrow }
1307     }
1308 }
1309
1310 /// Wraps a borrowed reference to a value in a `RefCell` box.
1311 /// A wrapper type for an immutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1312 ///
1313 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1314 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1315 #[must_not_suspend = "holding a Ref across suspend points can cause BorrowErrors"]
1316 pub struct Ref<'b, T: ?Sized + 'b> {
1317     value: &'b T,
1318     borrow: BorrowRef<'b>,
1319 }
1320
1321 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1322 impl<T: ?Sized> Deref for Ref<'_, T> {
1323     type Target = T;
1324
1325     #[inline]
1326     fn deref(&self) -> &T {
1327         self.value
1328     }
1329 }
1330
1331 impl<'b, T: ?Sized> Ref<'b, T> {
1332     /// Copies a `Ref`.
1333     ///
1334     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1335     ///
1336     /// This is an associated function that needs to be used as
1337     /// `Ref::clone(...)`. A `Clone` implementation or a method would interfere
1338     /// with the widespread use of `r.borrow().clone()` to clone the contents of
1339     /// a `RefCell`.
1340     #[stable(feature = "cell_extras", since = "1.15.0")]
1341     #[must_use]
1342     #[inline]
1343     pub fn clone(orig: &Ref<'b, T>) -> Ref<'b, T> {
1344         Ref { value: orig.value, borrow: orig.borrow.clone() }
1345     }
1346
1347     /// Makes a new `Ref` for a component of the borrowed data.
1348     ///
1349     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1350     ///
1351     /// This is an associated function that needs to be used as `Ref::map(...)`.
1352     /// A method would interfere with methods of the same name on the contents
1353     /// of a `RefCell` used through `Deref`.
1354     ///
1355     /// # Examples
1356     ///
1357     /// ```
1358     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1359     ///
1360     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1361     /// let b1: Ref<(u32, char)> = c.borrow();
1362     /// let b2: Ref<u32> = Ref::map(b1, |t| &t.0);
1363     /// assert_eq!(*b2, 5)
1364     /// ```
1365     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1366     #[inline]
1367     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Ref<'b, U>
1368     where
1369         F: FnOnce(&T) -> &U,
1370     {
1371         Ref { value: f(orig.value), borrow: orig.borrow }
1372     }
1373
1374     /// Makes a new `Ref` for an optional component of the borrowed data. The
1375     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1376     /// `None`.
1377     ///
1378     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1379     ///
1380     /// This is an associated function that needs to be used as
1381     /// `Ref::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1382     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1383     ///
1384     /// # Examples
1385     ///
1386     /// ```
1387     /// #![feature(cell_filter_map)]
1388     ///
1389     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1390     ///
1391     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1392     /// let b1: Ref<Vec<u32>> = c.borrow();
1393     /// let b2: Result<Ref<u32>, _> = Ref::filter_map(b1, |v| v.get(1));
1394     /// assert_eq!(*b2.unwrap(), 2);
1395     /// ```
1396     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1397     #[inline]
1398     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Result<Ref<'b, U>, Self>
1399     where
1400         F: FnOnce(&T) -> Option<&U>,
1401     {
1402         match f(orig.value) {
1403             Some(value) => Ok(Ref { value, borrow: orig.borrow }),
1404             None => Err(orig),
1405         }
1406     }
1407
1408     /// Splits a `Ref` into multiple `Ref`s for different components of the
1409     /// borrowed data.
1410     ///
1411     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1412     ///
1413     /// This is an associated function that needs to be used as
1414     /// `Ref::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the same
1415     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1416     ///
1417     /// # Examples
1418     ///
1419     /// ```
1420     /// use std::cell::{Ref, RefCell};
1421     ///
1422     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1423     /// let borrow = cell.borrow();
1424     /// let (begin, end) = Ref::map_split(borrow, |slice| slice.split_at(2));
1425     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1426     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1427     /// ```
1428     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1429     #[inline]
1430     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> (Ref<'b, U>, Ref<'b, V>)
1431     where
1432         F: FnOnce(&T) -> (&U, &V),
1433     {
1434         let (a, b) = f(orig.value);
1435         let borrow = orig.borrow.clone();
1436         (Ref { value: a, borrow }, Ref { value: b, borrow: orig.borrow })
1437     }
1438
1439     /// Convert into a reference to the underlying data.
1440     ///
1441     /// The underlying `RefCell` can never be mutably borrowed from again and will always appear
1442     /// already immutably borrowed. It is not a good idea to leak more than a constant number of
1443     /// references. The `RefCell` can be immutably borrowed again if only a smaller number of leaks
1444     /// have occurred in total.
1445     ///
1446     /// This is an associated function that needs to be used as
1447     /// `Ref::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1448     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1449     ///
1450     /// # Examples
1451     ///
1452     /// ```
1453     /// #![feature(cell_leak)]
1454     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1455     /// let cell = RefCell::new(0);
1456     ///
1457     /// let value = Ref::leak(cell.borrow());
1458     /// assert_eq!(*value, 0);
1459     ///
1460     /// assert!(cell.try_borrow().is_ok());
1461     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1462     /// ```
1463     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1464     pub fn leak(orig: Ref<'b, T>) -> &'b T {
1465         // By forgetting this Ref we ensure that the borrow counter in the RefCell can't go back to
1466         // UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would require a
1467         // unique reference to the borrowed RefCell. No further mutable references can be created
1468         // from the original cell.
1469         mem::forget(orig.borrow);
1470         orig.value
1471     }
1472 }
1473
1474 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1475 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Ref<'b, U>> for Ref<'b, T> {}
1476
1477 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1478 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Ref<'_, T> {
1479     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1480         self.value.fmt(f)
1481     }
1482 }
1483
1484 impl<'b, T: ?Sized> RefMut<'b, T> {
1485     /// Makes a new `RefMut` for a component of the borrowed data, e.g., an enum
1486     /// variant.
1487     ///
1488     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1489     ///
1490     /// This is an associated function that needs to be used as
1491     /// `RefMut::map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1492     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1493     ///
1494     /// # Examples
1495     ///
1496     /// ```
1497     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1498     ///
1499     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1500     /// {
1501     ///     let b1: RefMut<(u32, char)> = c.borrow_mut();
1502     ///     let mut b2: RefMut<u32> = RefMut::map(b1, |t| &mut t.0);
1503     ///     assert_eq!(*b2, 5);
1504     ///     *b2 = 42;
1505     /// }
1506     /// assert_eq!(*c.borrow(), (42, 'b'));
1507     /// ```
1508     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1509     #[inline]
1510     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> RefMut<'b, U>
1511     where
1512         F: FnOnce(&mut T) -> &mut U,
1513     {
1514         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1515         let RefMut { value, borrow } = orig;
1516         RefMut { value: f(value), borrow }
1517     }
1518
1519     /// Makes a new `RefMut` for an optional component of the borrowed data. The
1520     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1521     /// `None`.
1522     ///
1523     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1524     ///
1525     /// This is an associated function that needs to be used as
1526     /// `RefMut::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the
1527     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1528     ///
1529     /// # Examples
1530     ///
1531     /// ```
1532     /// #![feature(cell_filter_map)]
1533     ///
1534     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1535     ///
1536     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1537     ///
1538     /// {
1539     ///     let b1: RefMut<Vec<u32>> = c.borrow_mut();
1540     ///     let mut b2: Result<RefMut<u32>, _> = RefMut::filter_map(b1, |v| v.get_mut(1));
1541     ///
1542     ///     if let Ok(mut b2) = b2 {
1543     ///         *b2 += 2;
1544     ///     }
1545     /// }
1546     ///
1547     /// assert_eq!(*c.borrow(), vec![1, 4, 3]);
1548     /// ```
1549     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1550     #[inline]
1551     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> Result<RefMut<'b, U>, Self>
1552     where
1553         F: FnOnce(&mut T) -> Option<&mut U>,
1554     {
1555         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1556         let RefMut { value, borrow } = orig;
1557         let value = value as *mut T;
1558         // SAFETY: function holds onto an exclusive reference for the duration
1559         // of its call through `orig`, and the pointer is only de-referenced
1560         // inside of the function call never allowing the exclusive reference to
1561         // escape.
1562         match f(unsafe { &mut *value }) {
1563             Some(value) => Ok(RefMut { value, borrow }),
1564             None => {
1565                 // SAFETY: same as above.
1566                 Err(RefMut { value: unsafe { &mut *value }, borrow })
1567             }
1568         }
1569     }
1570
1571     /// Splits a `RefMut` into multiple `RefMut`s for different components of the
1572     /// borrowed data.
1573     ///
1574     /// The underlying `RefCell` will remain mutably borrowed until both
1575     /// returned `RefMut`s go out of scope.
1576     ///
1577     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1578     ///
1579     /// This is an associated function that needs to be used as
1580     /// `RefMut::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the
1581     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1582     ///
1583     /// # Examples
1584     ///
1585     /// ```
1586     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1587     ///
1588     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1589     /// let borrow = cell.borrow_mut();
1590     /// let (mut begin, mut end) = RefMut::map_split(borrow, |slice| slice.split_at_mut(2));
1591     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1592     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1593     /// begin.copy_from_slice(&[4, 3]);
1594     /// end.copy_from_slice(&[2, 1]);
1595     /// ```
1596     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1597     #[inline]
1598     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(
1599         orig: RefMut<'b, T>,
1600         f: F,
1601     ) -> (RefMut<'b, U>, RefMut<'b, V>)
1602     where
1603         F: FnOnce(&mut T) -> (&mut U, &mut V),
1604     {
1605         let (a, b) = f(orig.value);
1606         let borrow = orig.borrow.clone();
1607         (RefMut { value: a, borrow }, RefMut { value: b, borrow: orig.borrow })
1608     }
1609
1610     /// Convert into a mutable reference to the underlying data.
1611     ///
1612     /// The underlying `RefCell` can not be borrowed from again and will always appear already
1613     /// mutably borrowed, making the returned reference the only to the interior.
1614     ///
1615     /// This is an associated function that needs to be used as
1616     /// `RefMut::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1617     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1618     ///
1619     /// # Examples
1620     ///
1621     /// ```
1622     /// #![feature(cell_leak)]
1623     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1624     /// let cell = RefCell::new(0);
1625     ///
1626     /// let value = RefMut::leak(cell.borrow_mut());
1627     /// assert_eq!(*value, 0);
1628     /// *value = 1;
1629     ///
1630     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1631     /// ```
1632     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1633     pub fn leak(orig: RefMut<'b, T>) -> &'b mut T {
1634         // By forgetting this BorrowRefMut we ensure that the borrow counter in the RefCell can't
1635         // go back to UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would
1636         // require a unique reference to the borrowed RefCell. No further references can be created
1637         // from the original cell within that lifetime, making the current borrow the only
1638         // reference for the remaining lifetime.
1639         mem::forget(orig.borrow);
1640         orig.value
1641     }
1642 }
1643
1644 struct BorrowRefMut<'b> {
1645     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1646 }
1647
1648 impl Drop for BorrowRefMut<'_> {
1649     #[inline]
1650     fn drop(&mut self) {
1651         let borrow = self.borrow.get();
1652         debug_assert!(is_writing(borrow));
1653         self.borrow.set(borrow + 1);
1654     }
1655 }
1656
1657 impl<'b> BorrowRefMut<'b> {
1658     #[inline]
1659     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRefMut<'b>> {
1660         // NOTE: Unlike BorrowRefMut::clone, new is called to create the initial
1661         // mutable reference, and so there must currently be no existing
1662         // references. Thus, while clone increments the mutable refcount, here
1663         // we explicitly only allow going from UNUSED to UNUSED - 1.
1664         match borrow.get() {
1665             UNUSED => {
1666                 borrow.set(UNUSED - 1);
1667                 Some(BorrowRefMut { borrow })
1668             }
1669             _ => None,
1670         }
1671     }
1672
1673     // Clones a `BorrowRefMut`.
1674     //
1675     // This is only valid if each `BorrowRefMut` is used to track a mutable
1676     // reference to a distinct, nonoverlapping range of the original object.
1677     // This isn't in a Clone impl so that code doesn't call this implicitly.
1678     #[inline]
1679     fn clone(&self) -> BorrowRefMut<'b> {
1680         let borrow = self.borrow.get();
1681         debug_assert!(is_writing(borrow));
1682         // Prevent the borrow counter from underflowing.
1683         assert!(borrow != isize::MIN);
1684         self.borrow.set(borrow - 1);
1685         BorrowRefMut { borrow: self.borrow }
1686     }
1687 }
1688
1689 /// A wrapper type for a mutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1690 ///
1691 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1692 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1693 #[must_not_suspend = "holding a RefMut across suspend points can cause BorrowErrors"]
1694 pub struct RefMut<'b, T: ?Sized + 'b> {
1695     value: &'b mut T,
1696     borrow: BorrowRefMut<'b>,
1697 }
1698
1699 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1700 impl<T: ?Sized> Deref for RefMut<'_, T> {
1701     type Target = T;
1702
1703     #[inline]
1704     fn deref(&self) -> &T {
1705         self.value
1706     }
1707 }
1708
1709 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1710 impl<T: ?Sized> DerefMut for RefMut<'_, T> {
1711     #[inline]
1712     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1713         self.value
1714     }
1715 }
1716
1717 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1718 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<RefMut<'b, U>> for RefMut<'b, T> {}
1719
1720 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1721 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for RefMut<'_, T> {
1722     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1723         self.value.fmt(f)
1724     }
1725 }
1726
1727 /// The core primitive for interior mutability in Rust.
1728 ///
1729 /// If you have a reference `&T`, then normally in Rust the compiler performs optimizations based on
1730 /// the knowledge that `&T` points to immutable data. Mutating that data, for example through an
1731 /// alias or by transmuting an `&T` into an `&mut T`, is considered undefined behavior.
1732 /// `UnsafeCell<T>` opts-out of the immutability guarantee for `&T`: a shared reference
1733 /// `&UnsafeCell<T>` may point to data that is being mutated. This is called "interior mutability".
1734 ///
1735 /// All other types that allow internal mutability, such as `Cell<T>` and `RefCell<T>`, internally
1736 /// use `UnsafeCell` to wrap their data.
1737 ///
1738 /// Note that only the immutability guarantee for shared references is affected by `UnsafeCell`. The
1739 /// uniqueness guarantee for mutable references is unaffected. There is *no* legal way to obtain
1740 /// aliasing `&mut`, not even with `UnsafeCell<T>`.
1741 ///
1742 /// The `UnsafeCell` API itself is technically very simple: [`.get()`] gives you a raw pointer
1743 /// `*mut T` to its contents. It is up to _you_ as the abstraction designer to use that raw pointer
1744 /// correctly.
1745 ///
1746 /// [`.get()`]: `UnsafeCell::get`
1747 ///
1748 /// The precise Rust aliasing rules are somewhat in flux, but the main points are not contentious:
1749 ///
1750 /// - If you create a safe reference with lifetime `'a` (either a `&T` or `&mut T`
1751 /// reference) that is accessible by safe code (for example, because you returned it),
1752 /// then you must not access the data in any way that contradicts that reference for the
1753 /// remainder of `'a`. For example, this means that if you take the `*mut T` from an
1754 /// `UnsafeCell<T>` and cast it to an `&T`, then the data in `T` must remain immutable
1755 /// (modulo any `UnsafeCell` data found within `T`, of course) until that reference's
1756 /// lifetime expires. Similarly, if you create a `&mut T` reference that is released to
1757 /// safe code, then you must not access the data within the `UnsafeCell` until that
1758 /// reference expires.
1759 ///
1760 /// - At all times, you must avoid data races. If multiple threads have access to
1761 /// the same `UnsafeCell`, then any writes must have a proper happens-before relation to all other
1762 /// accesses (or use atomics).
1763 ///
1764 /// To assist with proper design, the following scenarios are explicitly declared legal
1765 /// for single-threaded code:
1766 ///
1767 /// 1. A `&T` reference can be released to safe code and there it can co-exist with other `&T`
1768 /// references, but not with a `&mut T`
1769 ///
1770 /// 2. A `&mut T` reference may be released to safe code provided neither other `&mut T` nor `&T`
1771 /// co-exist with it. A `&mut T` must always be unique.
1772 ///
1773 /// Note that whilst mutating the contents of an `&UnsafeCell<T>` (even while other
1774 /// `&UnsafeCell<T>` references alias the cell) is
1775 /// ok (provided you enforce the above invariants some other way), it is still undefined behavior
1776 /// to have multiple `&mut UnsafeCell<T>` aliases. That is, `UnsafeCell` is a wrapper
1777 /// designed to have a special interaction with _shared_ accesses (_i.e._, through an
1778 /// `&UnsafeCell<_>` reference); there is no magic whatsoever when dealing with _exclusive_
1779 /// accesses (_e.g._, through an `&mut UnsafeCell<_>`): neither the cell nor the wrapped value
1780 /// may be aliased for the duration of that `&mut` borrow.
1781 /// This is showcased by the [`.get_mut()`] accessor, which is a _safe_ getter that yields
1782 /// a `&mut T`.
1783 ///
1784 /// [`.get_mut()`]: `UnsafeCell::get_mut`
1785 ///
1786 /// # Examples
1787 ///
1788 /// Here is an example showcasing how to soundly mutate the contents of an `UnsafeCell<_>` despite
1789 /// there being multiple references aliasing the cell:
1790 ///
1791 /// ```
1792 /// use std::cell::UnsafeCell;
1793 ///
1794 /// let x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1795 /// // Get multiple / concurrent / shared references to the same `x`.
1796 /// let (p1, p2): (&UnsafeCell<i32>, &UnsafeCell<i32>) = (&x, &x);
1797 ///
1798 /// unsafe {
1799 ///     // SAFETY: within this scope there are no other references to `x`'s contents,
1800 ///     // so ours is effectively unique.
1801 ///     let p1_exclusive: &mut i32 = &mut *p1.get(); // -- borrow --+
1802 ///     *p1_exclusive += 27; //                                     |
1803 /// } // <---------- cannot go beyond this point -------------------+
1804 ///
1805 /// unsafe {
1806 ///     // SAFETY: within this scope nobody expects to have exclusive access to `x`'s contents,
1807 ///     // so we can have multiple shared accesses concurrently.
1808 ///     let p2_shared: &i32 = &*p2.get();
1809 ///     assert_eq!(*p2_shared, 42 + 27);
1810 ///     let p1_shared: &i32 = &*p1.get();
1811 ///     assert_eq!(*p1_shared, *p2_shared);
1812 /// }
1813 /// ```
1814 ///
1815 /// The following example showcases the fact that exclusive access to an `UnsafeCell<T>`
1816 /// implies exclusive access to its `T`:
1817 ///
1818 /// ```rust
1819 /// #![forbid(unsafe_code)] // with exclusive accesses,
1820 ///                         // `UnsafeCell` is a transparent no-op wrapper,
1821 ///                         // so no need for `unsafe` here.
1822 /// use std::cell::UnsafeCell;
1823 ///
1824 /// let mut x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1825 ///
1826 /// // Get a compile-time-checked unique reference to `x`.
1827 /// let p_unique: &mut UnsafeCell<i32> = &mut x;
1828 /// // With an exclusive reference, we can mutate the contents for free.
1829 /// *p_unique.get_mut() = 0;
1830 /// // Or, equivalently:
1831 /// x = UnsafeCell::new(0);
1832 ///
1833 /// // When we own the value, we can extract the contents for free.
1834 /// let contents: i32 = x.into_inner();
1835 /// assert_eq!(contents, 0);
1836 /// ```
1837 #[lang = "unsafe_cell"]
1838 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1839 #[repr(transparent)]
1840 #[repr(no_niche)] // rust-lang/rust#68303.
1841 pub struct UnsafeCell<T: ?Sized> {
1842     value: T,
1843 }
1844
1845 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1846 impl<T: ?Sized> !Sync for UnsafeCell<T> {}
1847
1848 impl<T> UnsafeCell<T> {
1849     /// Constructs a new instance of `UnsafeCell` which will wrap the specified
1850     /// value.
1851     ///
1852     /// All access to the inner value through methods is `unsafe`.
1853     ///
1854     /// # Examples
1855     ///
1856     /// ```
1857     /// use std::cell::UnsafeCell;
1858     ///
1859     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1860     /// ```
1861     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1862     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafe_cell_new", since = "1.32.0")]
1863     #[inline(always)]
1864     pub const fn new(value: T) -> UnsafeCell<T> {
1865         UnsafeCell { value }
1866     }
1867
1868     /// Unwraps the value.
1869     ///
1870     /// # Examples
1871     ///
1872     /// ```
1873     /// use std::cell::UnsafeCell;
1874     ///
1875     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1876     ///
1877     /// let five = uc.into_inner();
1878     /// ```
1879     #[inline(always)]
1880     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1881     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
1882     pub const fn into_inner(self) -> T {
1883         self.value
1884     }
1885 }
1886
1887 impl<T: ?Sized> UnsafeCell<T> {
1888     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1889     ///
1890     /// This can be cast to a pointer of any kind.
1891     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1892     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1893     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`
1894     ///
1895     /// # Examples
1896     ///
1897     /// ```
1898     /// use std::cell::UnsafeCell;
1899     ///
1900     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1901     ///
1902     /// let five = uc.get();
1903     /// ```
1904     #[inline(always)]
1905     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1906     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafecell_get", since = "1.32.0")]
1907     pub const fn get(&self) -> *mut T {
1908         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1909         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1910         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1911         self as *const UnsafeCell<T> as *const T as *mut T
1912     }
1913
1914     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1915     ///
1916     /// This call borrows the `UnsafeCell` mutably (at compile-time) which
1917     /// guarantees that we possess the only reference.
1918     ///
1919     /// # Examples
1920     ///
1921     /// ```
1922     /// use std::cell::UnsafeCell;
1923     ///
1924     /// let mut c = UnsafeCell::new(5);
1925     /// *c.get_mut() += 1;
1926     ///
1927     /// assert_eq!(*c.get_mut(), 6);
1928     /// ```
1929     #[inline(always)]
1930     #[stable(feature = "unsafe_cell_get_mut", since = "1.50.0")]
1931     #[rustc_const_unstable(feature = "const_unsafecell_get_mut", issue = "88836")]
1932     pub const fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1933         &mut self.value
1934     }
1935
1936     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1937     /// The difference from [`get`] is that this function accepts a raw pointer,
1938     /// which is useful to avoid the creation of temporary references.
1939     ///
1940     /// The result can be cast to a pointer of any kind.
1941     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1942     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1943     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`.
1944     ///
1945     /// [`get`]: UnsafeCell::get()
1946     ///
1947     /// # Examples
1948     ///
1949     /// Gradual initialization of an `UnsafeCell` requires `raw_get`, as
1950     /// calling `get` would require creating a reference to uninitialized data:
1951     ///
1952     /// ```
1953     /// use std::cell::UnsafeCell;
1954     /// use std::mem::MaybeUninit;
1955     ///
1956     /// let m = MaybeUninit::<UnsafeCell<i32>>::uninit();
1957     /// unsafe { UnsafeCell::raw_get(m.as_ptr()).write(5); }
1958     /// let uc = unsafe { m.assume_init() };
1959     ///
1960     /// assert_eq!(uc.into_inner(), 5);
1961     /// ```
1962     #[inline(always)]
1963     #[stable(feature = "unsafe_cell_raw_get", since = "1.56.0")]
1964     #[rustc_const_stable(feature = "unsafe_cell_raw_get", since = "1.56.0")]
1965     pub const fn raw_get(this: *const Self) -> *mut T {
1966         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1967         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1968         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1969         this as *const T as *mut T
1970     }
1971 }
1972
1973 #[stable(feature = "unsafe_cell_default", since = "1.10.0")]
1974 impl<T: Default> Default for UnsafeCell<T> {
1975     /// Creates an `UnsafeCell`, with the `Default` value for T.
1976     fn default() -> UnsafeCell<T> {
1977         UnsafeCell::new(Default::default())
1978     }
1979 }
1980
1981 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1982 #[rustc_const_unstable(feature = "const_convert", issue = "88674")]
1983 impl<T> const From<T> for UnsafeCell<T> {
1984     /// Creates a new `UnsafeCell<T>` containing the given value.
1985     fn from(t: T) -> UnsafeCell<T> {
1986         UnsafeCell::new(t)
1987     }
1988 }
1989
1990 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1991 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<UnsafeCell<U>> for UnsafeCell<T> {}
1992
1993 #[allow(unused)]
1994 fn assert_coerce_unsized(a: UnsafeCell<&i32>, b: Cell<&i32>, c: RefCell<&i32>) {
1995     let _: UnsafeCell<&dyn Send> = a;
1996     let _: Cell<&dyn Send> = b;
1997     let _: RefCell<&dyn Send> = c;
1998 }