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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     fn from(t: T) -> Cell<T> {
319         Cell::new(t)
320     }
321 }
322
323 impl<T> Cell<T> {
324     /// Creates a new `Cell` containing the given value.
325     ///
326     /// # Examples
327     ///
328     /// ```
329     /// use std::cell::Cell;
330     ///
331     /// let c = Cell::new(5);
332     /// ```
333     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
334     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_new", since = "1.24.0")]
335     #[inline]
336     pub const fn new(value: T) -> Cell<T> {
337         Cell { value: UnsafeCell::new(value) }
338     }
339
340     /// Sets the contained value.
341     ///
342     /// # Examples
343     ///
344     /// ```
345     /// use std::cell::Cell;
346     ///
347     /// let c = Cell::new(5);
348     ///
349     /// c.set(10);
350     /// ```
351     #[inline]
352     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
353     pub fn set(&self, val: T) {
354         let old = self.replace(val);
355         drop(old);
356     }
357
358     /// Swaps the values of two `Cell`s.
359     /// Difference with `std::mem::swap` is that this function doesn't require `&mut` reference.
360     ///
361     /// # Examples
362     ///
363     /// ```
364     /// use std::cell::Cell;
365     ///
366     /// let c1 = Cell::new(5i32);
367     /// let c2 = Cell::new(10i32);
368     /// c1.swap(&c2);
369     /// assert_eq!(10, c1.get());
370     /// assert_eq!(5, c2.get());
371     /// ```
372     #[inline]
373     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
374     pub fn swap(&self, other: &Self) {
375         if ptr::eq(self, other) {
376             return;
377         }
378         // SAFETY: This can be risky if called from separate threads, but `Cell`
379         // is `!Sync` so this won't happen. This also won't invalidate any
380         // pointers since `Cell` makes sure nothing else will be pointing into
381         // either of these `Cell`s.
382         unsafe {
383             ptr::swap(self.value.get(), other.value.get());
384         }
385     }
386
387     /// Replaces the contained value with `val`, and returns the old contained value.
388     ///
389     /// # Examples
390     ///
391     /// ```
392     /// use std::cell::Cell;
393     ///
394     /// let cell = Cell::new(5);
395     /// assert_eq!(cell.get(), 5);
396     /// assert_eq!(cell.replace(10), 5);
397     /// assert_eq!(cell.get(), 10);
398     /// ```
399     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
400     pub fn replace(&self, val: T) -> T {
401         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
402         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
403         mem::replace(unsafe { &mut *self.value.get() }, val)
404     }
405
406     /// Unwraps the value.
407     ///
408     /// # Examples
409     ///
410     /// ```
411     /// use std::cell::Cell;
412     ///
413     /// let c = Cell::new(5);
414     /// let five = c.into_inner();
415     ///
416     /// assert_eq!(five, 5);
417     /// ```
418     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
419     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
420     pub const fn into_inner(self) -> T {
421         self.value.into_inner()
422     }
423 }
424
425 impl<T: Copy> Cell<T> {
426     /// Returns a copy of the contained value.
427     ///
428     /// # Examples
429     ///
430     /// ```
431     /// use std::cell::Cell;
432     ///
433     /// let c = Cell::new(5);
434     ///
435     /// let five = c.get();
436     /// ```
437     #[inline]
438     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
439     pub fn get(&self) -> T {
440         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
441         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
442         unsafe { *self.value.get() }
443     }
444
445     /// Updates the contained value using a function and returns the new value.
446     ///
447     /// # Examples
448     ///
449     /// ```
450     /// #![feature(cell_update)]
451     ///
452     /// use std::cell::Cell;
453     ///
454     /// let c = Cell::new(5);
455     /// let new = c.update(|x| x + 1);
456     ///
457     /// assert_eq!(new, 6);
458     /// assert_eq!(c.get(), 6);
459     /// ```
460     #[inline]
461     #[unstable(feature = "cell_update", issue = "50186")]
462     pub fn update<F>(&self, f: F) -> T
463     where
464         F: FnOnce(T) -> T,
465     {
466         let old = self.get();
467         let new = f(old);
468         self.set(new);
469         new
470     }
471 }
472
473 impl<T: ?Sized> Cell<T> {
474     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
475     ///
476     /// # Examples
477     ///
478     /// ```
479     /// use std::cell::Cell;
480     ///
481     /// let c = Cell::new(5);
482     ///
483     /// let ptr = c.as_ptr();
484     /// ```
485     #[inline]
486     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
487     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_as_ptr", since = "1.32.0")]
488     pub const fn as_ptr(&self) -> *mut T {
489         self.value.get()
490     }
491
492     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
493     ///
494     /// This call borrows `Cell` mutably (at compile-time) which guarantees
495     /// that we possess the only reference.
496     ///
497     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
498     /// generally not the case when using a `Cell`. If you require interior
499     /// mutability by reference, consider using `RefCell` which provides
500     /// run-time checked mutable borrows through its [`borrow_mut`] method.
501     ///
502     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
503     ///
504     /// # Examples
505     ///
506     /// ```
507     /// use std::cell::Cell;
508     ///
509     /// let mut c = Cell::new(5);
510     /// *c.get_mut() += 1;
511     ///
512     /// assert_eq!(c.get(), 6);
513     /// ```
514     #[inline]
515     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
516     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
517         self.value.get_mut()
518     }
519
520     /// Returns a `&Cell<T>` from a `&mut T`
521     ///
522     /// # Examples
523     ///
524     /// ```
525     /// use std::cell::Cell;
526     ///
527     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
528     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
529     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
530     ///
531     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
532     /// ```
533     #[inline]
534     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
535     pub fn from_mut(t: &mut T) -> &Cell<T> {
536         // SAFETY: `&mut` ensures unique access.
537         unsafe { &*(t as *mut T as *const Cell<T>) }
538     }
539 }
540
541 impl<T: Default> Cell<T> {
542     /// Takes the value of the cell, leaving `Default::default()` in its place.
543     ///
544     /// # Examples
545     ///
546     /// ```
547     /// use std::cell::Cell;
548     ///
549     /// let c = Cell::new(5);
550     /// let five = c.take();
551     ///
552     /// assert_eq!(five, 5);
553     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
554     /// ```
555     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
556     pub fn take(&self) -> T {
557         self.replace(Default::default())
558     }
559 }
560
561 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
562 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<Cell<U>> for Cell<T> {}
563
564 impl<T> Cell<[T]> {
565     /// Returns a `&[Cell<T>]` from a `&Cell<[T]>`
566     ///
567     /// # Examples
568     ///
569     /// ```
570     /// use std::cell::Cell;
571     ///
572     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
573     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
574     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
575     ///
576     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
577     /// ```
578     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
579     pub fn as_slice_of_cells(&self) -> &[Cell<T>] {
580         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
581         unsafe { &*(self as *const Cell<[T]> as *const [Cell<T>]) }
582     }
583 }
584
585 impl<T, const N: usize> Cell<[T; N]> {
586     /// Returns a `&[Cell<T>; N]` from a `&Cell<[T; N]>`
587     ///
588     /// # Examples
589     ///
590     /// ```
591     /// #![feature(as_array_of_cells)]
592     /// use std::cell::Cell;
593     ///
594     /// let mut array: [i32; 3] = [1, 2, 3];
595     /// let cell_array: &Cell<[i32; 3]> = Cell::from_mut(&mut array);
596     /// let array_cell: &[Cell<i32>; 3] = cell_array.as_array_of_cells();
597     /// ```
598     #[unstable(feature = "as_array_of_cells", issue = "88248")]
599     pub fn as_array_of_cells(&self) -> &[Cell<T>; N] {
600         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
601         unsafe { &*(self as *const Cell<[T; N]> as *const [Cell<T>; N]) }
602     }
603 }
604
605 /// A mutable memory location with dynamically checked borrow rules
606 ///
607 /// See the [module-level documentation](self) for more.
608 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
609 pub struct RefCell<T: ?Sized> {
610     borrow: Cell<BorrowFlag>,
611     // Stores the location of the earliest currently active borrow.
612     // This gets updated whenever we go from having zero borrows
613     // to having a single borrow. When a borrow occurs, this gets included
614     // in the generated `BorrowError/`BorrowMutError`
615     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
616     borrowed_at: Cell<Option<&'static crate::panic::Location<'static>>>,
617     value: UnsafeCell<T>,
618 }
619
620 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow`].
621 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
622 #[non_exhaustive]
623 pub struct BorrowError {
624     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
625     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
626 }
627
628 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
629 impl Debug for BorrowError {
630     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
631         let mut builder = f.debug_struct("BorrowError");
632
633         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
634         builder.field("location", self.location);
635
636         builder.finish()
637     }
638 }
639
640 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
641 impl Display for BorrowError {
642     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
643         Display::fmt("already mutably borrowed", f)
644     }
645 }
646
647 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow_mut`].
648 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
649 #[non_exhaustive]
650 pub struct BorrowMutError {
651     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
652     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
653 }
654
655 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
656 impl Debug for BorrowMutError {
657     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
658         let mut builder = f.debug_struct("BorrowMutError");
659
660         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
661         builder.field("location", self.location);
662
663         builder.finish()
664     }
665 }
666
667 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
668 impl Display for BorrowMutError {
669     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
670         Display::fmt("already borrowed", f)
671     }
672 }
673
674 // Positive values represent the number of `Ref` active. Negative values
675 // represent the number of `RefMut` active. Multiple `RefMut`s can only be
676 // active at a time if they refer to distinct, nonoverlapping components of a
677 // `RefCell` (e.g., different ranges of a slice).
678 //
679 // `Ref` and `RefMut` are both two words in size, and so there will likely never
680 // be enough `Ref`s or `RefMut`s in existence to overflow half of the `usize`
681 // range. Thus, a `BorrowFlag` will probably never overflow or underflow.
682 // However, this is not a guarantee, as a pathological program could repeatedly
683 // create and then mem::forget `Ref`s or `RefMut`s. Thus, all code must
684 // explicitly check for overflow and underflow in order to avoid unsafety, or at
685 // least behave correctly in the event that overflow or underflow happens (e.g.,
686 // see BorrowRef::new).
687 type BorrowFlag = isize;
688 const UNUSED: BorrowFlag = 0;
689
690 #[inline(always)]
691 fn is_writing(x: BorrowFlag) -> bool {
692     x < UNUSED
693 }
694
695 #[inline(always)]
696 fn is_reading(x: BorrowFlag) -> bool {
697     x > UNUSED
698 }
699
700 impl<T> RefCell<T> {
701     /// Creates a new `RefCell` containing `value`.
702     ///
703     /// # Examples
704     ///
705     /// ```
706     /// use std::cell::RefCell;
707     ///
708     /// let c = RefCell::new(5);
709     /// ```
710     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
711     #[rustc_const_stable(feature = "const_refcell_new", since = "1.24.0")]
712     #[inline]
713     pub const fn new(value: T) -> RefCell<T> {
714         RefCell {
715             value: UnsafeCell::new(value),
716             borrow: Cell::new(UNUSED),
717             #[cfg(feature = "debug_refcell")]
718             borrowed_at: Cell::new(None),
719         }
720     }
721
722     /// Consumes the `RefCell`, returning the wrapped value.
723     ///
724     /// # Examples
725     ///
726     /// ```
727     /// use std::cell::RefCell;
728     ///
729     /// let c = RefCell::new(5);
730     ///
731     /// let five = c.into_inner();
732     /// ```
733     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
734     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
735     #[inline]
736     pub const fn into_inner(self) -> T {
737         // Since this function takes `self` (the `RefCell`) by value, the
738         // compiler statically verifies that it is not currently borrowed.
739         self.value.into_inner()
740     }
741
742     /// Replaces the wrapped value with a new one, returning the old value,
743     /// without deinitializing either one.
744     ///
745     /// This function corresponds to [`std::mem::replace`](../mem/fn.replace.html).
746     ///
747     /// # Panics
748     ///
749     /// Panics if the value is currently borrowed.
750     ///
751     /// # Examples
752     ///
753     /// ```
754     /// use std::cell::RefCell;
755     /// let cell = RefCell::new(5);
756     /// let old_value = cell.replace(6);
757     /// assert_eq!(old_value, 5);
758     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
759     /// ```
760     #[inline]
761     #[stable(feature = "refcell_replace", since = "1.24.0")]
762     #[track_caller]
763     pub fn replace(&self, t: T) -> T {
764         mem::replace(&mut *self.borrow_mut(), t)
765     }
766
767     /// Replaces the wrapped value with a new one computed from `f`, returning
768     /// the old value, without deinitializing either one.
769     ///
770     /// # Panics
771     ///
772     /// Panics if the value is currently borrowed.
773     ///
774     /// # Examples
775     ///
776     /// ```
777     /// use std::cell::RefCell;
778     /// let cell = RefCell::new(5);
779     /// let old_value = cell.replace_with(|&mut old| old + 1);
780     /// assert_eq!(old_value, 5);
781     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
782     /// ```
783     #[inline]
784     #[stable(feature = "refcell_replace_swap", since = "1.35.0")]
785     #[track_caller]
786     pub fn replace_with<F: FnOnce(&mut T) -> T>(&self, f: F) -> T {
787         let mut_borrow = &mut *self.borrow_mut();
788         let replacement = f(mut_borrow);
789         mem::replace(mut_borrow, replacement)
790     }
791
792     /// Swaps the wrapped value of `self` with the wrapped value of `other`,
793     /// without deinitializing either one.
794     ///
795     /// This function corresponds to [`std::mem::swap`](../mem/fn.swap.html).
796     ///
797     /// # Panics
798     ///
799     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
800     ///
801     /// # Examples
802     ///
803     /// ```
804     /// use std::cell::RefCell;
805     /// let c = RefCell::new(5);
806     /// let d = RefCell::new(6);
807     /// c.swap(&d);
808     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
809     /// assert_eq!(d, RefCell::new(5));
810     /// ```
811     #[inline]
812     #[stable(feature = "refcell_swap", since = "1.24.0")]
813     pub fn swap(&self, other: &Self) {
814         mem::swap(&mut *self.borrow_mut(), &mut *other.borrow_mut())
815     }
816 }
817
818 impl<T: ?Sized> RefCell<T> {
819     /// Immutably borrows the wrapped value.
820     ///
821     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple
822     /// immutable borrows can be taken out at the same time.
823     ///
824     /// # Panics
825     ///
826     /// Panics if the value is currently mutably borrowed. For a non-panicking variant, use
827     /// [`try_borrow`](#method.try_borrow).
828     ///
829     /// # Examples
830     ///
831     /// ```
832     /// use std::cell::RefCell;
833     ///
834     /// let c = RefCell::new(5);
835     ///
836     /// let borrowed_five = c.borrow();
837     /// let borrowed_five2 = c.borrow();
838     /// ```
839     ///
840     /// An example of panic:
841     ///
842     /// ```should_panic
843     /// use std::cell::RefCell;
844     ///
845     /// let c = RefCell::new(5);
846     ///
847     /// let m = c.borrow_mut();
848     /// let b = c.borrow(); // this causes a panic
849     /// ```
850     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
851     #[inline]
852     #[track_caller]
853     pub fn borrow(&self) -> Ref<'_, T> {
854         self.try_borrow().expect("already mutably borrowed")
855     }
856
857     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently mutably
858     /// borrowed.
859     ///
860     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple immutable borrows can be
861     /// taken out at the same time.
862     ///
863     /// This is the non-panicking variant of [`borrow`](#method.borrow).
864     ///
865     /// # Examples
866     ///
867     /// ```
868     /// use std::cell::RefCell;
869     ///
870     /// let c = RefCell::new(5);
871     ///
872     /// {
873     ///     let m = c.borrow_mut();
874     ///     assert!(c.try_borrow().is_err());
875     /// }
876     ///
877     /// {
878     ///     let m = c.borrow();
879     ///     assert!(c.try_borrow().is_ok());
880     /// }
881     /// ```
882     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
883     #[inline]
884     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
885     pub fn try_borrow(&self) -> Result<Ref<'_, T>, BorrowError> {
886         match BorrowRef::new(&self.borrow) {
887             Some(b) => {
888                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
889                 {
890                     // `borrowed_at` is always the *first* active borrow
891                     if b.borrow.get() == 1 {
892                         self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
893                     }
894                 }
895
896                 // SAFETY: `BorrowRef` ensures that there is only immutable access
897                 // to the value while borrowed.
898                 Ok(Ref { value: unsafe { &*self.value.get() }, borrow: b })
899             }
900             None => Err(BorrowError {
901                 // If a borrow occurred, then we must already have an outstanding borrow,
902                 // so `borrowed_at` will be `Some`
903                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
904                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
905             }),
906         }
907     }
908
909     /// Mutably borrows the wrapped value.
910     ///
911     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
912     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
913     /// active.
914     ///
915     /// # Panics
916     ///
917     /// Panics if the value is currently borrowed. For a non-panicking variant, use
918     /// [`try_borrow_mut`](#method.try_borrow_mut).
919     ///
920     /// # Examples
921     ///
922     /// ```
923     /// use std::cell::RefCell;
924     ///
925     /// let c = RefCell::new("hello".to_owned());
926     ///
927     /// *c.borrow_mut() = "bonjour".to_owned();
928     ///
929     /// assert_eq!(&*c.borrow(), "bonjour");
930     /// ```
931     ///
932     /// An example of panic:
933     ///
934     /// ```should_panic
935     /// use std::cell::RefCell;
936     ///
937     /// let c = RefCell::new(5);
938     /// let m = c.borrow();
939     ///
940     /// let b = c.borrow_mut(); // this causes a panic
941     /// ```
942     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
943     #[inline]
944     #[track_caller]
945     pub fn borrow_mut(&self) -> RefMut<'_, T> {
946         self.try_borrow_mut().expect("already borrowed")
947     }
948
949     /// Mutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently borrowed.
950     ///
951     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
952     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
953     /// active.
954     ///
955     /// This is the non-panicking variant of [`borrow_mut`](#method.borrow_mut).
956     ///
957     /// # Examples
958     ///
959     /// ```
960     /// use std::cell::RefCell;
961     ///
962     /// let c = RefCell::new(5);
963     ///
964     /// {
965     ///     let m = c.borrow();
966     ///     assert!(c.try_borrow_mut().is_err());
967     /// }
968     ///
969     /// assert!(c.try_borrow_mut().is_ok());
970     /// ```
971     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
972     #[inline]
973     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
974     pub fn try_borrow_mut(&self) -> Result<RefMut<'_, T>, BorrowMutError> {
975         match BorrowRefMut::new(&self.borrow) {
976             Some(b) => {
977                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
978                 {
979                     self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
980                 }
981
982                 // SAFETY: `BorrowRef` guarantees unique access.
983                 Ok(RefMut { value: unsafe { &mut *self.value.get() }, borrow: b })
984             }
985             None => Err(BorrowMutError {
986                 // If a borrow occurred, then we must already have an outstanding borrow,
987                 // so `borrowed_at` will be `Some`
988                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
989                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
990             }),
991         }
992     }
993
994     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
995     ///
996     /// # Examples
997     ///
998     /// ```
999     /// use std::cell::RefCell;
1000     ///
1001     /// let c = RefCell::new(5);
1002     ///
1003     /// let ptr = c.as_ptr();
1004     /// ```
1005     #[inline]
1006     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
1007     pub fn as_ptr(&self) -> *mut T {
1008         self.value.get()
1009     }
1010
1011     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1012     ///
1013     /// This call borrows `RefCell` mutably (at compile-time) so there is no
1014     /// need for dynamic checks.
1015     ///
1016     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
1017     /// generally not the case when using a `RefCell`. Take a look at the
1018     /// [`borrow_mut`] method instead if `self` isn't mutable.
1019     ///
1020     /// Also, please be aware that this method is only for special circumstances and is usually
1021     /// not what you want. In case of doubt, use [`borrow_mut`] instead.
1022     ///
1023     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
1024     ///
1025     /// # Examples
1026     ///
1027     /// ```
1028     /// use std::cell::RefCell;
1029     ///
1030     /// let mut c = RefCell::new(5);
1031     /// *c.get_mut() += 1;
1032     ///
1033     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
1034     /// ```
1035     #[inline]
1036     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
1037     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1038         self.value.get_mut()
1039     }
1040
1041     /// Undo the effect of leaked guards on the borrow state of the `RefCell`.
1042     ///
1043     /// This call is similar to [`get_mut`] but more specialized. It borrows `RefCell` mutably to
1044     /// ensure no borrows exist and then resets the state tracking shared borrows. This is relevant
1045     /// if some `Ref` or `RefMut` borrows have been leaked.
1046     ///
1047     /// [`get_mut`]: RefCell::get_mut()
1048     ///
1049     /// # Examples
1050     ///
1051     /// ```
1052     /// #![feature(cell_leak)]
1053     /// use std::cell::RefCell;
1054     ///
1055     /// let mut c = RefCell::new(0);
1056     /// std::mem::forget(c.borrow_mut());
1057     ///
1058     /// assert!(c.try_borrow().is_err());
1059     /// c.undo_leak();
1060     /// assert!(c.try_borrow().is_ok());
1061     /// ```
1062     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1063     pub fn undo_leak(&mut self) -> &mut T {
1064         *self.borrow.get_mut() = UNUSED;
1065         self.get_mut()
1066     }
1067
1068     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is
1069     /// currently mutably borrowed.
1070     ///
1071     /// # Safety
1072     ///
1073     /// Unlike `RefCell::borrow`, this method is unsafe because it does not
1074     /// return a `Ref`, thus leaving the borrow flag untouched. Mutably
1075     /// borrowing the `RefCell` while the reference returned by this method
1076     /// is alive is undefined behaviour.
1077     ///
1078     /// # Examples
1079     ///
1080     /// ```
1081     /// use std::cell::RefCell;
1082     ///
1083     /// let c = RefCell::new(5);
1084     ///
1085     /// {
1086     ///     let m = c.borrow_mut();
1087     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_err());
1088     /// }
1089     ///
1090     /// {
1091     ///     let m = c.borrow();
1092     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_ok());
1093     /// }
1094     /// ```
1095     #[stable(feature = "borrow_state", since = "1.37.0")]
1096     #[inline]
1097     pub unsafe fn try_borrow_unguarded(&self) -> Result<&T, BorrowError> {
1098         if !is_writing(self.borrow.get()) {
1099             // SAFETY: We check that nobody is actively writing now, but it is
1100             // the caller's responsibility to ensure that nobody writes until
1101             // the returned reference is no longer in use.
1102             // Also, `self.value.get()` refers to the value owned by `self`
1103             // and is thus guaranteed to be valid for the lifetime of `self`.
1104             Ok(unsafe { &*self.value.get() })
1105         } else {
1106             Err(BorrowError {
1107                 // If a borrow occurred, then we must already have an outstanding borrow,
1108                 // so `borrowed_at` will be `Some`
1109                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
1110                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
1111             })
1112         }
1113     }
1114 }
1115
1116 impl<T: Default> RefCell<T> {
1117     /// Takes the wrapped value, leaving `Default::default()` in its place.
1118     ///
1119     /// # Panics
1120     ///
1121     /// Panics if the value is currently borrowed.
1122     ///
1123     /// # Examples
1124     ///
1125     /// ```
1126     /// use std::cell::RefCell;
1127     ///
1128     /// let c = RefCell::new(5);
1129     /// let five = c.take();
1130     ///
1131     /// assert_eq!(five, 5);
1132     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
1133     /// ```
1134     #[stable(feature = "refcell_take", since = "1.50.0")]
1135     pub fn take(&self) -> T {
1136         self.replace(Default::default())
1137     }
1138 }
1139
1140 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1141 unsafe impl<T: ?Sized> Send for RefCell<T> where T: Send {}
1142
1143 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1144 impl<T: ?Sized> !Sync for RefCell<T> {}
1145
1146 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1147 impl<T: Clone> Clone for RefCell<T> {
1148     /// # Panics
1149     ///
1150     /// Panics if the value is currently mutably borrowed.
1151     #[inline]
1152     #[track_caller]
1153     fn clone(&self) -> RefCell<T> {
1154         RefCell::new(self.borrow().clone())
1155     }
1156
1157     /// # Panics
1158     ///
1159     /// Panics if `other` is currently mutably borrowed.
1160     #[inline]
1161     #[track_caller]
1162     fn clone_from(&mut self, other: &Self) {
1163         self.get_mut().clone_from(&other.borrow())
1164     }
1165 }
1166
1167 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1168 impl<T: Default> Default for RefCell<T> {
1169     /// Creates a `RefCell<T>`, with the `Default` value for T.
1170     #[inline]
1171     fn default() -> RefCell<T> {
1172         RefCell::new(Default::default())
1173     }
1174 }
1175
1176 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1177 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for RefCell<T> {
1178     /// # Panics
1179     ///
1180     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1181     #[inline]
1182     fn eq(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1183         *self.borrow() == *other.borrow()
1184     }
1185 }
1186
1187 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
1188 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for RefCell<T> {}
1189
1190 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1191 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for RefCell<T> {
1192     /// # Panics
1193     ///
1194     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1195     #[inline]
1196     fn partial_cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Option<Ordering> {
1197         self.borrow().partial_cmp(&*other.borrow())
1198     }
1199
1200     /// # Panics
1201     ///
1202     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1203     #[inline]
1204     fn lt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1205         *self.borrow() < *other.borrow()
1206     }
1207
1208     /// # Panics
1209     ///
1210     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1211     #[inline]
1212     fn le(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1213         *self.borrow() <= *other.borrow()
1214     }
1215
1216     /// # Panics
1217     ///
1218     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1219     #[inline]
1220     fn gt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1221         *self.borrow() > *other.borrow()
1222     }
1223
1224     /// # Panics
1225     ///
1226     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1227     #[inline]
1228     fn ge(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1229         *self.borrow() >= *other.borrow()
1230     }
1231 }
1232
1233 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1234 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for RefCell<T> {
1235     /// # Panics
1236     ///
1237     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1238     #[inline]
1239     fn cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Ordering {
1240         self.borrow().cmp(&*other.borrow())
1241     }
1242 }
1243
1244 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1245 #[rustc_const_unstable(feature = "const_convert", issue = "88674")]
1246 impl<T> const From<T> for RefCell<T> {
1247     fn from(t: T) -> RefCell<T> {
1248         RefCell::new(t)
1249     }
1250 }
1251
1252 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1253 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<RefCell<U>> for RefCell<T> {}
1254
1255 struct BorrowRef<'b> {
1256     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1257 }
1258
1259 impl<'b> BorrowRef<'b> {
1260     #[inline]
1261     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRef<'b>> {
1262         let b = borrow.get().wrapping_add(1);
1263         if !is_reading(b) {
1264             // Incrementing borrow can result in a non-reading value (<= 0) in these cases:
1265             // 1. It was < 0, i.e. there are writing borrows, so we can't allow a read borrow
1266             //    due to Rust's reference aliasing rules
1267             // 2. It was isize::MAX (the max amount of reading borrows) and it overflowed
1268             //    into isize::MIN (the max amount of writing borrows) so we can't allow
1269             //    an additional read borrow because isize can't represent so many read borrows
1270             //    (this can only happen if you mem::forget more than a small constant amount of
1271             //    `Ref`s, which is not good practice)
1272             None
1273         } else {
1274             // Incrementing borrow can result in a reading value (> 0) in these cases:
1275             // 1. It was = 0, i.e. it wasn't borrowed, and we are taking the first read borrow
1276             // 2. It was > 0 and < isize::MAX, i.e. there were read borrows, and isize
1277             //    is large enough to represent having one more read borrow
1278             borrow.set(b);
1279             Some(BorrowRef { borrow })
1280         }
1281     }
1282 }
1283
1284 impl Drop for BorrowRef<'_> {
1285     #[inline]
1286     fn drop(&mut self) {
1287         let borrow = self.borrow.get();
1288         debug_assert!(is_reading(borrow));
1289         self.borrow.set(borrow - 1);
1290     }
1291 }
1292
1293 impl Clone for BorrowRef<'_> {
1294     #[inline]
1295     fn clone(&self) -> Self {
1296         // Since this Ref exists, we know the borrow flag
1297         // is a reading borrow.
1298         let borrow = self.borrow.get();
1299         debug_assert!(is_reading(borrow));
1300         // Prevent the borrow counter from overflowing into
1301         // a writing borrow.
1302         assert!(borrow != isize::MAX);
1303         self.borrow.set(borrow + 1);
1304         BorrowRef { borrow: self.borrow }
1305     }
1306 }
1307
1308 /// Wraps a borrowed reference to a value in a `RefCell` box.
1309 /// A wrapper type for an immutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1310 ///
1311 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1312 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1313 #[cfg_attr(
1314     not(bootstrap),
1315     must_not_suspend = "holding a Ref across suspend \
1316                       points can cause BorrowErrors"
1317 )]
1318 pub struct Ref<'b, T: ?Sized + 'b> {
1319     value: &'b T,
1320     borrow: BorrowRef<'b>,
1321 }
1322
1323 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1324 impl<T: ?Sized> Deref for Ref<'_, T> {
1325     type Target = T;
1326
1327     #[inline]
1328     fn deref(&self) -> &T {
1329         self.value
1330     }
1331 }
1332
1333 impl<'b, T: ?Sized> Ref<'b, T> {
1334     /// Copies a `Ref`.
1335     ///
1336     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1337     ///
1338     /// This is an associated function that needs to be used as
1339     /// `Ref::clone(...)`. A `Clone` implementation or a method would interfere
1340     /// with the widespread use of `r.borrow().clone()` to clone the contents of
1341     /// a `RefCell`.
1342     #[stable(feature = "cell_extras", since = "1.15.0")]
1343     #[must_use]
1344     #[inline]
1345     pub fn clone(orig: &Ref<'b, T>) -> Ref<'b, T> {
1346         Ref { value: orig.value, borrow: orig.borrow.clone() }
1347     }
1348
1349     /// Makes a new `Ref` for a component of the borrowed data.
1350     ///
1351     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1352     ///
1353     /// This is an associated function that needs to be used as `Ref::map(...)`.
1354     /// A method would interfere with methods of the same name on the contents
1355     /// of a `RefCell` used through `Deref`.
1356     ///
1357     /// # Examples
1358     ///
1359     /// ```
1360     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1361     ///
1362     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1363     /// let b1: Ref<(u32, char)> = c.borrow();
1364     /// let b2: Ref<u32> = Ref::map(b1, |t| &t.0);
1365     /// assert_eq!(*b2, 5)
1366     /// ```
1367     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1368     #[inline]
1369     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Ref<'b, U>
1370     where
1371         F: FnOnce(&T) -> &U,
1372     {
1373         Ref { value: f(orig.value), borrow: orig.borrow }
1374     }
1375
1376     /// Makes a new `Ref` for an optional component of the borrowed data. The
1377     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1378     /// `None`.
1379     ///
1380     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1381     ///
1382     /// This is an associated function that needs to be used as
1383     /// `Ref::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1384     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1385     ///
1386     /// # Examples
1387     ///
1388     /// ```
1389     /// #![feature(cell_filter_map)]
1390     ///
1391     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1392     ///
1393     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1394     /// let b1: Ref<Vec<u32>> = c.borrow();
1395     /// let b2: Result<Ref<u32>, _> = Ref::filter_map(b1, |v| v.get(1));
1396     /// assert_eq!(*b2.unwrap(), 2);
1397     /// ```
1398     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1399     #[inline]
1400     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Result<Ref<'b, U>, Self>
1401     where
1402         F: FnOnce(&T) -> Option<&U>,
1403     {
1404         match f(orig.value) {
1405             Some(value) => Ok(Ref { value, borrow: orig.borrow }),
1406             None => Err(orig),
1407         }
1408     }
1409
1410     /// Splits a `Ref` into multiple `Ref`s for different components of the
1411     /// borrowed data.
1412     ///
1413     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1414     ///
1415     /// This is an associated function that needs to be used as
1416     /// `Ref::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the same
1417     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1418     ///
1419     /// # Examples
1420     ///
1421     /// ```
1422     /// use std::cell::{Ref, RefCell};
1423     ///
1424     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1425     /// let borrow = cell.borrow();
1426     /// let (begin, end) = Ref::map_split(borrow, |slice| slice.split_at(2));
1427     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1428     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1429     /// ```
1430     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1431     #[inline]
1432     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> (Ref<'b, U>, Ref<'b, V>)
1433     where
1434         F: FnOnce(&T) -> (&U, &V),
1435     {
1436         let (a, b) = f(orig.value);
1437         let borrow = orig.borrow.clone();
1438         (Ref { value: a, borrow }, Ref { value: b, borrow: orig.borrow })
1439     }
1440
1441     /// Convert into a reference to the underlying data.
1442     ///
1443     /// The underlying `RefCell` can never be mutably borrowed from again and will always appear
1444     /// already immutably borrowed. It is not a good idea to leak more than a constant number of
1445     /// references. The `RefCell` can be immutably borrowed again if only a smaller number of leaks
1446     /// have occurred in total.
1447     ///
1448     /// This is an associated function that needs to be used as
1449     /// `Ref::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1450     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1451     ///
1452     /// # Examples
1453     ///
1454     /// ```
1455     /// #![feature(cell_leak)]
1456     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1457     /// let cell = RefCell::new(0);
1458     ///
1459     /// let value = Ref::leak(cell.borrow());
1460     /// assert_eq!(*value, 0);
1461     ///
1462     /// assert!(cell.try_borrow().is_ok());
1463     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1464     /// ```
1465     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1466     pub fn leak(orig: Ref<'b, T>) -> &'b T {
1467         // By forgetting this Ref we ensure that the borrow counter in the RefCell can't go back to
1468         // UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would require a
1469         // unique reference to the borrowed RefCell. No further mutable references can be created
1470         // from the original cell.
1471         mem::forget(orig.borrow);
1472         orig.value
1473     }
1474 }
1475
1476 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1477 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Ref<'b, U>> for Ref<'b, T> {}
1478
1479 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1480 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Ref<'_, T> {
1481     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1482         self.value.fmt(f)
1483     }
1484 }
1485
1486 impl<'b, T: ?Sized> RefMut<'b, T> {
1487     /// Makes a new `RefMut` for a component of the borrowed data, e.g., an enum
1488     /// variant.
1489     ///
1490     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1491     ///
1492     /// This is an associated function that needs to be used as
1493     /// `RefMut::map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1494     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1495     ///
1496     /// # Examples
1497     ///
1498     /// ```
1499     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1500     ///
1501     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1502     /// {
1503     ///     let b1: RefMut<(u32, char)> = c.borrow_mut();
1504     ///     let mut b2: RefMut<u32> = RefMut::map(b1, |t| &mut t.0);
1505     ///     assert_eq!(*b2, 5);
1506     ///     *b2 = 42;
1507     /// }
1508     /// assert_eq!(*c.borrow(), (42, 'b'));
1509     /// ```
1510     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1511     #[inline]
1512     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> RefMut<'b, U>
1513     where
1514         F: FnOnce(&mut T) -> &mut U,
1515     {
1516         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1517         let RefMut { value, borrow } = orig;
1518         RefMut { value: f(value), borrow }
1519     }
1520
1521     /// Makes a new `RefMut` for an optional component of the borrowed data. The
1522     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1523     /// `None`.
1524     ///
1525     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1526     ///
1527     /// This is an associated function that needs to be used as
1528     /// `RefMut::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the
1529     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1530     ///
1531     /// # Examples
1532     ///
1533     /// ```
1534     /// #![feature(cell_filter_map)]
1535     ///
1536     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1537     ///
1538     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1539     ///
1540     /// {
1541     ///     let b1: RefMut<Vec<u32>> = c.borrow_mut();
1542     ///     let mut b2: Result<RefMut<u32>, _> = RefMut::filter_map(b1, |v| v.get_mut(1));
1543     ///
1544     ///     if let Ok(mut b2) = b2 {
1545     ///         *b2 += 2;
1546     ///     }
1547     /// }
1548     ///
1549     /// assert_eq!(*c.borrow(), vec![1, 4, 3]);
1550     /// ```
1551     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1552     #[inline]
1553     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> Result<RefMut<'b, U>, Self>
1554     where
1555         F: FnOnce(&mut T) -> Option<&mut U>,
1556     {
1557         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1558         let RefMut { value, borrow } = orig;
1559         let value = value as *mut T;
1560         // SAFETY: function holds onto an exclusive reference for the duration
1561         // of its call through `orig`, and the pointer is only de-referenced
1562         // inside of the function call never allowing the exclusive reference to
1563         // escape.
1564         match f(unsafe { &mut *value }) {
1565             Some(value) => Ok(RefMut { value, borrow }),
1566             None => {
1567                 // SAFETY: same as above.
1568                 Err(RefMut { value: unsafe { &mut *value }, borrow })
1569             }
1570         }
1571     }
1572
1573     /// Splits a `RefMut` into multiple `RefMut`s for different components of the
1574     /// borrowed data.
1575     ///
1576     /// The underlying `RefCell` will remain mutably borrowed until both
1577     /// returned `RefMut`s go out of scope.
1578     ///
1579     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1580     ///
1581     /// This is an associated function that needs to be used as
1582     /// `RefMut::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the
1583     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1584     ///
1585     /// # Examples
1586     ///
1587     /// ```
1588     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1589     ///
1590     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1591     /// let borrow = cell.borrow_mut();
1592     /// let (mut begin, mut end) = RefMut::map_split(borrow, |slice| slice.split_at_mut(2));
1593     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1594     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1595     /// begin.copy_from_slice(&[4, 3]);
1596     /// end.copy_from_slice(&[2, 1]);
1597     /// ```
1598     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1599     #[inline]
1600     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(
1601         orig: RefMut<'b, T>,
1602         f: F,
1603     ) -> (RefMut<'b, U>, RefMut<'b, V>)
1604     where
1605         F: FnOnce(&mut T) -> (&mut U, &mut V),
1606     {
1607         let (a, b) = f(orig.value);
1608         let borrow = orig.borrow.clone();
1609         (RefMut { value: a, borrow }, RefMut { value: b, borrow: orig.borrow })
1610     }
1611
1612     /// Convert into a mutable reference to the underlying data.
1613     ///
1614     /// The underlying `RefCell` can not be borrowed from again and will always appear already
1615     /// mutably borrowed, making the returned reference the only to the interior.
1616     ///
1617     /// This is an associated function that needs to be used as
1618     /// `RefMut::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1619     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1620     ///
1621     /// # Examples
1622     ///
1623     /// ```
1624     /// #![feature(cell_leak)]
1625     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1626     /// let cell = RefCell::new(0);
1627     ///
1628     /// let value = RefMut::leak(cell.borrow_mut());
1629     /// assert_eq!(*value, 0);
1630     /// *value = 1;
1631     ///
1632     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1633     /// ```
1634     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1635     pub fn leak(orig: RefMut<'b, T>) -> &'b mut T {
1636         // By forgetting this BorrowRefMut we ensure that the borrow counter in the RefCell can't
1637         // go back to UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would
1638         // require a unique reference to the borrowed RefCell. No further references can be created
1639         // from the original cell within that lifetime, making the current borrow the only
1640         // reference for the remaining lifetime.
1641         mem::forget(orig.borrow);
1642         orig.value
1643     }
1644 }
1645
1646 struct BorrowRefMut<'b> {
1647     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1648 }
1649
1650 impl Drop for BorrowRefMut<'_> {
1651     #[inline]
1652     fn drop(&mut self) {
1653         let borrow = self.borrow.get();
1654         debug_assert!(is_writing(borrow));
1655         self.borrow.set(borrow + 1);
1656     }
1657 }
1658
1659 impl<'b> BorrowRefMut<'b> {
1660     #[inline]
1661     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRefMut<'b>> {
1662         // NOTE: Unlike BorrowRefMut::clone, new is called to create the initial
1663         // mutable reference, and so there must currently be no existing
1664         // references. Thus, while clone increments the mutable refcount, here
1665         // we explicitly only allow going from UNUSED to UNUSED - 1.
1666         match borrow.get() {
1667             UNUSED => {
1668                 borrow.set(UNUSED - 1);
1669                 Some(BorrowRefMut { borrow })
1670             }
1671             _ => None,
1672         }
1673     }
1674
1675     // Clones a `BorrowRefMut`.
1676     //
1677     // This is only valid if each `BorrowRefMut` is used to track a mutable
1678     // reference to a distinct, nonoverlapping range of the original object.
1679     // This isn't in a Clone impl so that code doesn't call this implicitly.
1680     #[inline]
1681     fn clone(&self) -> BorrowRefMut<'b> {
1682         let borrow = self.borrow.get();
1683         debug_assert!(is_writing(borrow));
1684         // Prevent the borrow counter from underflowing.
1685         assert!(borrow != isize::MIN);
1686         self.borrow.set(borrow - 1);
1687         BorrowRefMut { borrow: self.borrow }
1688     }
1689 }
1690
1691 /// A wrapper type for a mutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1692 ///
1693 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1694 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1695 #[cfg_attr(
1696     not(bootstrap),
1697     must_not_suspend = "holding a RefMut across suspend \
1698                       points can cause BorrowErrors"
1699 )]
1700 pub struct RefMut<'b, T: ?Sized + 'b> {
1701     value: &'b mut T,
1702     borrow: BorrowRefMut<'b>,
1703 }
1704
1705 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1706 impl<T: ?Sized> Deref for RefMut<'_, T> {
1707     type Target = T;
1708
1709     #[inline]
1710     fn deref(&self) -> &T {
1711         self.value
1712     }
1713 }
1714
1715 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1716 impl<T: ?Sized> DerefMut for RefMut<'_, T> {
1717     #[inline]
1718     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1719         self.value
1720     }
1721 }
1722
1723 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1724 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<RefMut<'b, U>> for RefMut<'b, T> {}
1725
1726 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1727 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for RefMut<'_, T> {
1728     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1729         self.value.fmt(f)
1730     }
1731 }
1732
1733 /// The core primitive for interior mutability in Rust.
1734 ///
1735 /// If you have a reference `&T`, then normally in Rust the compiler performs optimizations based on
1736 /// the knowledge that `&T` points to immutable data. Mutating that data, for example through an
1737 /// alias or by transmuting an `&T` into an `&mut T`, is considered undefined behavior.
1738 /// `UnsafeCell<T>` opts-out of the immutability guarantee for `&T`: a shared reference
1739 /// `&UnsafeCell<T>` may point to data that is being mutated. This is called "interior mutability".
1740 ///
1741 /// All other types that allow internal mutability, such as `Cell<T>` and `RefCell<T>`, internally
1742 /// use `UnsafeCell` to wrap their data.
1743 ///
1744 /// Note that only the immutability guarantee for shared references is affected by `UnsafeCell`. The
1745 /// uniqueness guarantee for mutable references is unaffected. There is *no* legal way to obtain
1746 /// aliasing `&mut`, not even with `UnsafeCell<T>`.
1747 ///
1748 /// The `UnsafeCell` API itself is technically very simple: [`.get()`] gives you a raw pointer
1749 /// `*mut T` to its contents. It is up to _you_ as the abstraction designer to use that raw pointer
1750 /// correctly.
1751 ///
1752 /// [`.get()`]: `UnsafeCell::get`
1753 ///
1754 /// The precise Rust aliasing rules are somewhat in flux, but the main points are not contentious:
1755 ///
1756 /// - If you create a safe reference with lifetime `'a` (either a `&T` or `&mut T`
1757 /// reference) that is accessible by safe code (for example, because you returned it),
1758 /// then you must not access the data in any way that contradicts that reference for the
1759 /// remainder of `'a`. For example, this means that if you take the `*mut T` from an
1760 /// `UnsafeCell<T>` and cast it to an `&T`, then the data in `T` must remain immutable
1761 /// (modulo any `UnsafeCell` data found within `T`, of course) until that reference's
1762 /// lifetime expires. Similarly, if you create a `&mut T` reference that is released to
1763 /// safe code, then you must not access the data within the `UnsafeCell` until that
1764 /// reference expires.
1765 ///
1766 /// - At all times, you must avoid data races. If multiple threads have access to
1767 /// the same `UnsafeCell`, then any writes must have a proper happens-before relation to all other
1768 /// accesses (or use atomics).
1769 ///
1770 /// To assist with proper design, the following scenarios are explicitly declared legal
1771 /// for single-threaded code:
1772 ///
1773 /// 1. A `&T` reference can be released to safe code and there it can co-exist with other `&T`
1774 /// references, but not with a `&mut T`
1775 ///
1776 /// 2. A `&mut T` reference may be released to safe code provided neither other `&mut T` nor `&T`
1777 /// co-exist with it. A `&mut T` must always be unique.
1778 ///
1779 /// Note that whilst mutating the contents of an `&UnsafeCell<T>` (even while other
1780 /// `&UnsafeCell<T>` references alias the cell) is
1781 /// ok (provided you enforce the above invariants some other way), it is still undefined behavior
1782 /// to have multiple `&mut UnsafeCell<T>` aliases. That is, `UnsafeCell` is a wrapper
1783 /// designed to have a special interaction with _shared_ accesses (_i.e._, through an
1784 /// `&UnsafeCell<_>` reference); there is no magic whatsoever when dealing with _exclusive_
1785 /// accesses (_e.g._, through an `&mut UnsafeCell<_>`): neither the cell nor the wrapped value
1786 /// may be aliased for the duration of that `&mut` borrow.
1787 /// This is showcased by the [`.get_mut()`] accessor, which is a _safe_ getter that yields
1788 /// a `&mut T`.
1789 ///
1790 /// [`.get_mut()`]: `UnsafeCell::get_mut`
1791 ///
1792 /// # Examples
1793 ///
1794 /// Here is an example showcasing how to soundly mutate the contents of an `UnsafeCell<_>` despite
1795 /// there being multiple references aliasing the cell:
1796 ///
1797 /// ```
1798 /// use std::cell::UnsafeCell;
1799 ///
1800 /// let x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1801 /// // Get multiple / concurrent / shared references to the same `x`.
1802 /// let (p1, p2): (&UnsafeCell<i32>, &UnsafeCell<i32>) = (&x, &x);
1803 ///
1804 /// unsafe {
1805 ///     // SAFETY: within this scope there are no other references to `x`'s contents,
1806 ///     // so ours is effectively unique.
1807 ///     let p1_exclusive: &mut i32 = &mut *p1.get(); // -- borrow --+
1808 ///     *p1_exclusive += 27; //                                     |
1809 /// } // <---------- cannot go beyond this point -------------------+
1810 ///
1811 /// unsafe {
1812 ///     // SAFETY: within this scope nobody expects to have exclusive access to `x`'s contents,
1813 ///     // so we can have multiple shared accesses concurrently.
1814 ///     let p2_shared: &i32 = &*p2.get();
1815 ///     assert_eq!(*p2_shared, 42 + 27);
1816 ///     let p1_shared: &i32 = &*p1.get();
1817 ///     assert_eq!(*p1_shared, *p2_shared);
1818 /// }
1819 /// ```
1820 ///
1821 /// The following example showcases the fact that exclusive access to an `UnsafeCell<T>`
1822 /// implies exclusive access to its `T`:
1823 ///
1824 /// ```rust
1825 /// #![forbid(unsafe_code)] // with exclusive accesses,
1826 ///                         // `UnsafeCell` is a transparent no-op wrapper,
1827 ///                         // so no need for `unsafe` here.
1828 /// use std::cell::UnsafeCell;
1829 ///
1830 /// let mut x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1831 ///
1832 /// // Get a compile-time-checked unique reference to `x`.
1833 /// let p_unique: &mut UnsafeCell<i32> = &mut x;
1834 /// // With an exclusive reference, we can mutate the contents for free.
1835 /// *p_unique.get_mut() = 0;
1836 /// // Or, equivalently:
1837 /// x = UnsafeCell::new(0);
1838 ///
1839 /// // When we own the value, we can extract the contents for free.
1840 /// let contents: i32 = x.into_inner();
1841 /// assert_eq!(contents, 0);
1842 /// ```
1843 #[lang = "unsafe_cell"]
1844 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1845 #[repr(transparent)]
1846 #[repr(no_niche)] // rust-lang/rust#68303.
1847 pub struct UnsafeCell<T: ?Sized> {
1848     value: T,
1849 }
1850
1851 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1852 impl<T: ?Sized> !Sync for UnsafeCell<T> {}
1853
1854 impl<T> UnsafeCell<T> {
1855     /// Constructs a new instance of `UnsafeCell` which will wrap the specified
1856     /// value.
1857     ///
1858     /// All access to the inner value through methods is `unsafe`.
1859     ///
1860     /// # Examples
1861     ///
1862     /// ```
1863     /// use std::cell::UnsafeCell;
1864     ///
1865     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1866     /// ```
1867     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1868     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafe_cell_new", since = "1.32.0")]
1869     #[inline(always)]
1870     pub const fn new(value: T) -> UnsafeCell<T> {
1871         UnsafeCell { value }
1872     }
1873
1874     /// Unwraps the value.
1875     ///
1876     /// # Examples
1877     ///
1878     /// ```
1879     /// use std::cell::UnsafeCell;
1880     ///
1881     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1882     ///
1883     /// let five = uc.into_inner();
1884     /// ```
1885     #[inline(always)]
1886     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1887     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
1888     pub const fn into_inner(self) -> T {
1889         self.value
1890     }
1891 }
1892
1893 impl<T: ?Sized> UnsafeCell<T> {
1894     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1895     ///
1896     /// This can be cast to a pointer of any kind.
1897     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1898     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1899     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`
1900     ///
1901     /// # Examples
1902     ///
1903     /// ```
1904     /// use std::cell::UnsafeCell;
1905     ///
1906     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1907     ///
1908     /// let five = uc.get();
1909     /// ```
1910     #[inline(always)]
1911     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1912     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafecell_get", since = "1.32.0")]
1913     pub const fn get(&self) -> *mut T {
1914         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1915         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1916         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1917         self as *const UnsafeCell<T> as *const T as *mut T
1918     }
1919
1920     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1921     ///
1922     /// This call borrows the `UnsafeCell` mutably (at compile-time) which
1923     /// guarantees that we possess the only reference.
1924     ///
1925     /// # Examples
1926     ///
1927     /// ```
1928     /// use std::cell::UnsafeCell;
1929     ///
1930     /// let mut c = UnsafeCell::new(5);
1931     /// *c.get_mut() += 1;
1932     ///
1933     /// assert_eq!(*c.get_mut(), 6);
1934     /// ```
1935     #[inline(always)]
1936     #[stable(feature = "unsafe_cell_get_mut", since = "1.50.0")]
1937     #[rustc_const_unstable(feature = "const_unsafecell_get_mut", issue = "88836")]
1938     pub const fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1939         &mut self.value
1940     }
1941
1942     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1943     /// The difference from [`get`] is that this function accepts a raw pointer,
1944     /// which is useful to avoid the creation of temporary references.
1945     ///
1946     /// The result can be cast to a pointer of any kind.
1947     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1948     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1949     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`.
1950     ///
1951     /// [`get`]: UnsafeCell::get()
1952     ///
1953     /// # Examples
1954     ///
1955     /// Gradual initialization of an `UnsafeCell` requires `raw_get`, as
1956     /// calling `get` would require creating a reference to uninitialized data:
1957     ///
1958     /// ```
1959     /// use std::cell::UnsafeCell;
1960     /// use std::mem::MaybeUninit;
1961     ///
1962     /// let m = MaybeUninit::<UnsafeCell<i32>>::uninit();
1963     /// unsafe { UnsafeCell::raw_get(m.as_ptr()).write(5); }
1964     /// let uc = unsafe { m.assume_init() };
1965     ///
1966     /// assert_eq!(uc.into_inner(), 5);
1967     /// ```
1968     #[inline(always)]
1969     #[stable(feature = "unsafe_cell_raw_get", since = "1.56.0")]
1970     pub const fn raw_get(this: *const Self) -> *mut T {
1971         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1972         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1973         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1974         this as *const T as *mut T
1975     }
1976 }
1977
1978 #[stable(feature = "unsafe_cell_default", since = "1.10.0")]
1979 impl<T: Default> Default for UnsafeCell<T> {
1980     /// Creates an `UnsafeCell`, with the `Default` value for T.
1981     fn default() -> UnsafeCell<T> {
1982         UnsafeCell::new(Default::default())
1983     }
1984 }
1985
1986 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1987 #[rustc_const_unstable(feature = "const_convert", issue = "88674")]
1988 impl<T> const From<T> for UnsafeCell<T> {
1989     fn from(t: T) -> UnsafeCell<T> {
1990         UnsafeCell::new(t)
1991     }
1992 }
1993
1994 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1995 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<UnsafeCell<U>> for UnsafeCell<T> {}
1996
1997 #[allow(unused)]
1998 fn assert_coerce_unsized(a: UnsafeCell<&i32>, b: Cell<&i32>, c: RefCell<&i32>) {
1999     let _: UnsafeCell<&dyn Send> = a;
2000     let _: Cell<&dyn Send> = b;
2001     let _: RefCell<&dyn Send> = c;
2002 }