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Rollup merge of #87723 - frogtd:patch-3, r=JohnTitor
[rust.git] / library / core / src / cell.rs
1 //! Shareable mutable containers.
2 //!
3 //! Rust memory safety is based on this rule: Given an object `T`, it is only possible to
4 //! have one of the following:
5 //!
6 //! - Having several immutable references (`&T`) to the object (also known as **aliasing**).
7 //! - Having one mutable reference (`&mut T`) to the object (also known as **mutability**).
8 //!
9 //! This is enforced by the Rust compiler. However, there are situations where this rule is not
10 //! flexible enough. Sometimes it is required to have multiple references to an object and yet
11 //! mutate it.
12 //!
13 //! Shareable mutable containers exist to permit mutability in a controlled manner, even in the
14 //! presence of aliasing. Both [`Cell<T>`] and [`RefCell<T>`] allow doing this in a single-threaded
15 //! way. However, neither `Cell<T>` nor `RefCell<T>` are thread safe (they do not implement
16 //! [`Sync`]). If you need to do aliasing and mutation between multiple threads it is possible to
17 //! use [`Mutex<T>`], [`RwLock<T>`] or [`atomic`] types.
18 //!
19 //! Values of the `Cell<T>` and `RefCell<T>` types may be mutated through shared references (i.e.
20 //! the common `&T` type), whereas most Rust types can only be mutated through unique (`&mut T`)
21 //! references. We say that `Cell<T>` and `RefCell<T>` provide 'interior mutability', in contrast
22 //! with typical Rust types that exhibit 'inherited mutability'.
23 //!
24 //! Cell types come in two flavors: `Cell<T>` and `RefCell<T>`. `Cell<T>` implements interior
25 //! mutability by moving values in and out of the `Cell<T>`. To use references instead of values,
26 //! one must use the `RefCell<T>` type, acquiring a write lock before mutating. `Cell<T>` provides
27 //! methods to retrieve and change the current interior value:
28 //!
29 //!  - For types that implement [`Copy`], the [`get`](Cell::get) method retrieves the current
30 //!    interior value.
31 //!  - For types that implement [`Default`], the [`take`](Cell::take) method replaces the current
32 //!    interior value with [`Default::default()`] and returns the replaced value.
33 //!  - For all types, the [`replace`](Cell::replace) method replaces the current interior value and
34 //!    returns the replaced value and the [`into_inner`](Cell::into_inner) method consumes the
35 //!    `Cell<T>` and returns the interior value. Additionally, the [`set`](Cell::set) method
36 //!    replaces the interior value, dropping the replaced value.
37 //!
38 //! `RefCell<T>` uses Rust's lifetimes to implement 'dynamic borrowing', a process whereby one can
39 //! claim temporary, exclusive, mutable access to the inner value. Borrows for `RefCell<T>`s are
40 //! tracked 'at runtime', unlike Rust's native reference types which are entirely tracked
41 //! statically, at compile time. Because `RefCell<T>` borrows are dynamic it is possible to attempt
42 //! to borrow a value that is already mutably borrowed; when this happens it results in thread
43 //! panic.
44 //!
45 //! # When to choose interior mutability
46 //!
47 //! The more common inherited mutability, where one must have unique access to mutate a value, is
48 //! one of the key language elements that enables Rust to reason strongly about pointer aliasing,
49 //! statically preventing crash bugs. Because of that, inherited mutability is preferred, and
50 //! interior mutability is something of a last resort. Since cell types enable mutation where it
51 //! would otherwise be disallowed though, there are occasions when interior mutability might be
52 //! appropriate, or even *must* be used, e.g.
53 //!
54 //! * Introducing mutability 'inside' of something immutable
55 //! * Implementation details of logically-immutable methods.
56 //! * Mutating implementations of [`Clone`].
57 //!
58 //! ## Introducing mutability 'inside' of something immutable
59 //!
60 //! Many shared smart pointer types, including [`Rc<T>`] and [`Arc<T>`], provide containers that can
61 //! be cloned and shared between multiple parties. Because the contained values may be
62 //! multiply-aliased, they can only be borrowed with `&`, not `&mut`. Without cells it would be
63 //! impossible to mutate data inside of these smart pointers at all.
64 //!
65 //! It's very common then to put a `RefCell<T>` inside shared pointer types to reintroduce
66 //! mutability:
67 //!
68 //! ```
69 //! use std::cell::{RefCell, RefMut};
70 //! use std::collections::HashMap;
71 //! use std::rc::Rc;
72 //!
73 //! fn main() {
74 //!     let shared_map: Rc<RefCell<_>> = Rc::new(RefCell::new(HashMap::new()));
75 //!     // Create a new block to limit the scope of the dynamic borrow
76 //!     {
77 //!         let mut map: RefMut<_> = shared_map.borrow_mut();
78 //!         map.insert("africa", 92388);
79 //!         map.insert("kyoto", 11837);
80 //!         map.insert("piccadilly", 11826);
81 //!         map.insert("marbles", 38);
82 //!     }
83 //!
84 //!     // Note that if we had not let the previous borrow of the cache fall out
85 //!     // of scope then the subsequent borrow would cause a dynamic thread panic.
86 //!     // This is the major hazard of using `RefCell`.
87 //!     let total: i32 = shared_map.borrow().values().sum();
88 //!     println!("{}", total);
89 //! }
90 //! ```
91 //!
92 //! Note that this example uses `Rc<T>` and not `Arc<T>`. `RefCell<T>`s are for single-threaded
93 //! scenarios. Consider using [`RwLock<T>`] or [`Mutex<T>`] if you need shared mutability in a
94 //! multi-threaded situation.
95 //!
96 //! ## Implementation details of logically-immutable methods
97 //!
98 //! Occasionally it may be desirable not to expose in an API that there is mutation happening
99 //! "under the hood". This may be because logically the operation is immutable, but e.g., caching
100 //! forces the implementation to perform mutation; or because you must employ mutation to implement
101 //! a trait method that was originally defined to take `&self`.
102 //!
103 //! ```
104 //! # #![allow(dead_code)]
105 //! use std::cell::RefCell;
106 //!
107 //! struct Graph {
108 //!     edges: Vec<(i32, i32)>,
109 //!     span_tree_cache: RefCell<Option<Vec<(i32, i32)>>>
110 //! }
111 //!
112 //! impl Graph {
113 //!     fn minimum_spanning_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> {
114 //!         self.span_tree_cache.borrow_mut()
115 //!             .get_or_insert_with(|| self.calc_span_tree())
116 //!             .clone()
117 //!     }
118 //!
119 //!     fn calc_span_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> {
120 //!         // Expensive computation goes here
121 //!         vec![]
122 //!     }
123 //! }
124 //! ```
125 //!
126 //! ## Mutating implementations of `Clone`
127 //!
128 //! This is simply a special - but common - case of the previous: hiding mutability for operations
129 //! that appear to be immutable. The [`clone`](Clone::clone) method is expected to not change the
130 //! source value, and is declared to take `&self`, not `&mut self`. Therefore, any mutation that
131 //! happens in the `clone` method must use cell types. For example, [`Rc<T>`] maintains its
132 //! reference counts within a `Cell<T>`.
133 //!
134 //! ```
135 //! use std::cell::Cell;
136 //! use std::ptr::NonNull;
137 //! use std::process::abort;
138 //! use std::marker::PhantomData;
139 //!
140 //! struct Rc<T: ?Sized> {
141 //!     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
142 //!     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
143 //! }
144 //!
145 //! struct RcBox<T: ?Sized> {
146 //!     strong: Cell<usize>,
147 //!     refcount: Cell<usize>,
148 //!     value: T,
149 //! }
150 //!
151 //! impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
152 //!     fn clone(&self) -> Rc<T> {
153 //!         self.inc_strong();
154 //!         Rc {
155 //!             ptr: self.ptr,
156 //!             phantom: PhantomData,
157 //!         }
158 //!     }
159 //! }
160 //!
161 //! trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
162 //!
163 //!     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
164 //!
165 //!     fn strong(&self) -> usize {
166 //!         self.inner().strong.get()
167 //!     }
168 //!
169 //!     fn inc_strong(&self) {
170 //!         self.inner()
171 //!             .strong
172 //!             .set(self.strong()
173 //!                      .checked_add(1)
174 //!                      .unwrap_or_else(|| abort() ));
175 //!     }
176 //! }
177 //!
178 //! impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
179 //!    fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
180 //!        unsafe {
181 //!            self.ptr.as_ref()
182 //!        }
183 //!    }
184 //! }
185 //! ```
186 //!
187 //! [`Arc<T>`]: ../../std/sync/struct.Arc.html
188 //! [`Rc<T>`]: ../../std/rc/struct.Rc.html
189 //! [`RwLock<T>`]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
190 //! [`Mutex<T>`]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
191 //! [`atomic`]: crate::sync::atomic
192
193 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
194
195 use crate::cmp::Ordering;
196 use crate::fmt::{self, Debug, Display};
197 use crate::marker::Unsize;
198 use crate::mem;
199 use crate::ops::{CoerceUnsized, Deref, DerefMut};
200 use crate::ptr;
201
202 /// A mutable memory location.
203 ///
204 /// # Examples
205 ///
206 /// In this example, you can see that `Cell<T>` enables mutation inside an
207 /// immutable struct. In other words, it enables "interior mutability".
208 ///
209 /// ```
210 /// use std::cell::Cell;
211 ///
212 /// struct SomeStruct {
213 ///     regular_field: u8,
214 ///     special_field: Cell<u8>,
215 /// }
216 ///
217 /// let my_struct = SomeStruct {
218 ///     regular_field: 0,
219 ///     special_field: Cell::new(1),
220 /// };
221 ///
222 /// let new_value = 100;
223 ///
224 /// // ERROR: `my_struct` is immutable
225 /// // my_struct.regular_field = new_value;
226 ///
227 /// // WORKS: although `my_struct` is immutable, `special_field` is a `Cell`,
228 /// // which can always be mutated
229 /// my_struct.special_field.set(new_value);
230 /// assert_eq!(my_struct.special_field.get(), new_value);
231 /// ```
232 ///
233 /// See the [module-level documentation](self) for more.
234 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
235 #[repr(transparent)]
236 pub struct Cell<T: ?Sized> {
237     value: UnsafeCell<T>,
238 }
239
240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
241 unsafe impl<T: ?Sized> Send for Cell<T> where T: Send {}
242
243 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
244 impl<T: ?Sized> !Sync for Cell<T> {}
245
246 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
247 impl<T: Copy> Clone for Cell<T> {
248     #[inline]
249     fn clone(&self) -> Cell<T> {
250         Cell::new(self.get())
251     }
252 }
253
254 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
255 impl<T: Default> Default for Cell<T> {
256     /// Creates a `Cell<T>`, with the `Default` value for T.
257     #[inline]
258     fn default() -> Cell<T> {
259         Cell::new(Default::default())
260     }
261 }
262
263 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
264 impl<T: PartialEq + Copy> PartialEq for Cell<T> {
265     #[inline]
266     fn eq(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
267         self.get() == other.get()
268     }
269 }
270
271 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
272 impl<T: Eq + Copy> Eq for Cell<T> {}
273
274 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
275 impl<T: PartialOrd + Copy> PartialOrd for Cell<T> {
276     #[inline]
277     fn partial_cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Option<Ordering> {
278         self.get().partial_cmp(&other.get())
279     }
280
281     #[inline]
282     fn lt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
283         self.get() < other.get()
284     }
285
286     #[inline]
287     fn le(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
288         self.get() <= other.get()
289     }
290
291     #[inline]
292     fn gt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
293         self.get() > other.get()
294     }
295
296     #[inline]
297     fn ge(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
298         self.get() >= other.get()
299     }
300 }
301
302 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
303 impl<T: Ord + Copy> Ord for Cell<T> {
304     #[inline]
305     fn cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Ordering {
306         self.get().cmp(&other.get())
307     }
308 }
309
310 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
311 impl<T> From<T> for Cell<T> {
312     fn from(t: T) -> Cell<T> {
313         Cell::new(t)
314     }
315 }
316
317 impl<T> Cell<T> {
318     /// Creates a new `Cell` containing the given value.
319     ///
320     /// # Examples
321     ///
322     /// ```
323     /// use std::cell::Cell;
324     ///
325     /// let c = Cell::new(5);
326     /// ```
327     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
328     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_new", since = "1.24.0")]
329     #[inline]
330     pub const fn new(value: T) -> Cell<T> {
331         Cell { value: UnsafeCell::new(value) }
332     }
333
334     /// Sets the contained value.
335     ///
336     /// # Examples
337     ///
338     /// ```
339     /// use std::cell::Cell;
340     ///
341     /// let c = Cell::new(5);
342     ///
343     /// c.set(10);
344     /// ```
345     #[inline]
346     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
347     pub fn set(&self, val: T) {
348         let old = self.replace(val);
349         drop(old);
350     }
351
352     /// Swaps the values of two Cells.
353     /// Difference with `std::mem::swap` is that this function doesn't require `&mut` reference.
354     ///
355     /// # Examples
356     ///
357     /// ```
358     /// use std::cell::Cell;
359     ///
360     /// let c1 = Cell::new(5i32);
361     /// let c2 = Cell::new(10i32);
362     /// c1.swap(&c2);
363     /// assert_eq!(10, c1.get());
364     /// assert_eq!(5, c2.get());
365     /// ```
366     #[inline]
367     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
368     pub fn swap(&self, other: &Self) {
369         if ptr::eq(self, other) {
370             return;
371         }
372         // SAFETY: This can be risky if called from separate threads, but `Cell`
373         // is `!Sync` so this won't happen. This also won't invalidate any
374         // pointers since `Cell` makes sure nothing else will be pointing into
375         // either of these `Cell`s.
376         unsafe {
377             ptr::swap(self.value.get(), other.value.get());
378         }
379     }
380
381     /// Replaces the contained value with `val`, and returns the old contained value.
382     ///
383     /// # Examples
384     ///
385     /// ```
386     /// use std::cell::Cell;
387     ///
388     /// let cell = Cell::new(5);
389     /// assert_eq!(cell.get(), 5);
390     /// assert_eq!(cell.replace(10), 5);
391     /// assert_eq!(cell.get(), 10);
392     /// ```
393     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
394     pub fn replace(&self, val: T) -> T {
395         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
396         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
397         mem::replace(unsafe { &mut *self.value.get() }, val)
398     }
399
400     /// Unwraps the value.
401     ///
402     /// # Examples
403     ///
404     /// ```
405     /// use std::cell::Cell;
406     ///
407     /// let c = Cell::new(5);
408     /// let five = c.into_inner();
409     ///
410     /// assert_eq!(five, 5);
411     /// ```
412     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
413     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
414     pub const fn into_inner(self) -> T {
415         self.value.into_inner()
416     }
417 }
418
419 impl<T: Copy> Cell<T> {
420     /// Returns a copy of the contained value.
421     ///
422     /// # Examples
423     ///
424     /// ```
425     /// use std::cell::Cell;
426     ///
427     /// let c = Cell::new(5);
428     ///
429     /// let five = c.get();
430     /// ```
431     #[inline]
432     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
433     pub fn get(&self) -> T {
434         // SAFETY: This can cause data races if called from a separate thread,
435         // but `Cell` is `!Sync` so this won't happen.
436         unsafe { *self.value.get() }
437     }
438
439     /// Updates the contained value using a function and returns the new value.
440     ///
441     /// # Examples
442     ///
443     /// ```
444     /// #![feature(cell_update)]
445     ///
446     /// use std::cell::Cell;
447     ///
448     /// let c = Cell::new(5);
449     /// let new = c.update(|x| x + 1);
450     ///
451     /// assert_eq!(new, 6);
452     /// assert_eq!(c.get(), 6);
453     /// ```
454     #[inline]
455     #[unstable(feature = "cell_update", issue = "50186")]
456     pub fn update<F>(&self, f: F) -> T
457     where
458         F: FnOnce(T) -> T,
459     {
460         let old = self.get();
461         let new = f(old);
462         self.set(new);
463         new
464     }
465 }
466
467 impl<T: ?Sized> Cell<T> {
468     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
469     ///
470     /// # Examples
471     ///
472     /// ```
473     /// use std::cell::Cell;
474     ///
475     /// let c = Cell::new(5);
476     ///
477     /// let ptr = c.as_ptr();
478     /// ```
479     #[inline]
480     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
481     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_as_ptr", since = "1.32.0")]
482     pub const fn as_ptr(&self) -> *mut T {
483         self.value.get()
484     }
485
486     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
487     ///
488     /// This call borrows `Cell` mutably (at compile-time) which guarantees
489     /// that we possess the only reference.
490     ///
491     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
492     /// generally not the case when using a `Cell`. If you require interior
493     /// mutability by reference, consider using `RefCell` which provides
494     /// run-time checked mutable borrows through its [`borrow_mut`] method.
495     ///
496     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
497     ///
498     /// # Examples
499     ///
500     /// ```
501     /// use std::cell::Cell;
502     ///
503     /// let mut c = Cell::new(5);
504     /// *c.get_mut() += 1;
505     ///
506     /// assert_eq!(c.get(), 6);
507     /// ```
508     #[inline]
509     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
510     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
511         self.value.get_mut()
512     }
513
514     /// Returns a `&Cell<T>` from a `&mut T`
515     ///
516     /// # Examples
517     ///
518     /// ```
519     /// use std::cell::Cell;
520     ///
521     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
522     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
523     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
524     ///
525     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
526     /// ```
527     #[inline]
528     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
529     pub fn from_mut(t: &mut T) -> &Cell<T> {
530         // SAFETY: `&mut` ensures unique access.
531         unsafe { &*(t as *mut T as *const Cell<T>) }
532     }
533 }
534
535 impl<T: Default> Cell<T> {
536     /// Takes the value of the cell, leaving `Default::default()` in its place.
537     ///
538     /// # Examples
539     ///
540     /// ```
541     /// use std::cell::Cell;
542     ///
543     /// let c = Cell::new(5);
544     /// let five = c.take();
545     ///
546     /// assert_eq!(five, 5);
547     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
548     /// ```
549     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
550     pub fn take(&self) -> T {
551         self.replace(Default::default())
552     }
553 }
554
555 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
556 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<Cell<U>> for Cell<T> {}
557
558 impl<T> Cell<[T]> {
559     /// Returns a `&[Cell<T>]` from a `&Cell<[T]>`
560     ///
561     /// # Examples
562     ///
563     /// ```
564     /// use std::cell::Cell;
565     ///
566     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
567     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
568     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
569     ///
570     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
571     /// ```
572     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
573     pub fn as_slice_of_cells(&self) -> &[Cell<T>] {
574         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
575         unsafe { &*(self as *const Cell<[T]> as *const [Cell<T>]) }
576     }
577 }
578
579 /// A mutable memory location with dynamically checked borrow rules
580 ///
581 /// See the [module-level documentation](self) for more.
582 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
583 pub struct RefCell<T: ?Sized> {
584     borrow: Cell<BorrowFlag>,
585     // Stores the location of the earliest currently active borrow.
586     // This gets updated whenever we go from having zero borrows
587     // to having a single borrow. When a borrow occurs, this gets included
588     // in the generated `BorrowError/`BorrowMutError`
589     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
590     borrowed_at: Cell<Option<&'static crate::panic::Location<'static>>>,
591     value: UnsafeCell<T>,
592 }
593
594 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow`].
595 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
596 #[non_exhaustive]
597 pub struct BorrowError {
598     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
599     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
600 }
601
602 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
603 impl Debug for BorrowError {
604     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
605         let mut builder = f.debug_struct("BorrowError");
606
607         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
608         builder.field("location", self.location);
609
610         builder.finish()
611     }
612 }
613
614 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
615 impl Display for BorrowError {
616     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
617         Display::fmt("already mutably borrowed", f)
618     }
619 }
620
621 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow_mut`].
622 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
623 #[non_exhaustive]
624 pub struct BorrowMutError {
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 BorrowMutError {
631     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
632         let mut builder = f.debug_struct("BorrowMutError");
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 BorrowMutError {
643     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
644         Display::fmt("already borrowed", f)
645     }
646 }
647
648 // Positive values represent the number of `Ref` active. Negative values
649 // represent the number of `RefMut` active. Multiple `RefMut`s can only be
650 // active at a time if they refer to distinct, nonoverlapping components of a
651 // `RefCell` (e.g., different ranges of a slice).
652 //
653 // `Ref` and `RefMut` are both two words in size, and so there will likely never
654 // be enough `Ref`s or `RefMut`s in existence to overflow half of the `usize`
655 // range. Thus, a `BorrowFlag` will probably never overflow or underflow.
656 // However, this is not a guarantee, as a pathological program could repeatedly
657 // create and then mem::forget `Ref`s or `RefMut`s. Thus, all code must
658 // explicitly check for overflow and underflow in order to avoid unsafety, or at
659 // least behave correctly in the event that overflow or underflow happens (e.g.,
660 // see BorrowRef::new).
661 type BorrowFlag = isize;
662 const UNUSED: BorrowFlag = 0;
663
664 #[inline(always)]
665 fn is_writing(x: BorrowFlag) -> bool {
666     x < UNUSED
667 }
668
669 #[inline(always)]
670 fn is_reading(x: BorrowFlag) -> bool {
671     x > UNUSED
672 }
673
674 impl<T> RefCell<T> {
675     /// Creates a new `RefCell` containing `value`.
676     ///
677     /// # Examples
678     ///
679     /// ```
680     /// use std::cell::RefCell;
681     ///
682     /// let c = RefCell::new(5);
683     /// ```
684     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
685     #[rustc_const_stable(feature = "const_refcell_new", since = "1.24.0")]
686     #[inline]
687     pub const fn new(value: T) -> RefCell<T> {
688         RefCell {
689             value: UnsafeCell::new(value),
690             borrow: Cell::new(UNUSED),
691             #[cfg(feature = "debug_refcell")]
692             borrowed_at: Cell::new(None),
693         }
694     }
695
696     /// Consumes the `RefCell`, returning the wrapped value.
697     ///
698     /// # Examples
699     ///
700     /// ```
701     /// use std::cell::RefCell;
702     ///
703     /// let c = RefCell::new(5);
704     ///
705     /// let five = c.into_inner();
706     /// ```
707     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
708     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
709     #[inline]
710     pub const fn into_inner(self) -> T {
711         // Since this function takes `self` (the `RefCell`) by value, the
712         // compiler statically verifies that it is not currently borrowed.
713         self.value.into_inner()
714     }
715
716     /// Replaces the wrapped value with a new one, returning the old value,
717     /// without deinitializing either one.
718     ///
719     /// This function corresponds to [`std::mem::replace`](../mem/fn.replace.html).
720     ///
721     /// # Panics
722     ///
723     /// Panics if the value is currently borrowed.
724     ///
725     /// # Examples
726     ///
727     /// ```
728     /// use std::cell::RefCell;
729     /// let cell = RefCell::new(5);
730     /// let old_value = cell.replace(6);
731     /// assert_eq!(old_value, 5);
732     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
733     /// ```
734     #[inline]
735     #[stable(feature = "refcell_replace", since = "1.24.0")]
736     #[track_caller]
737     pub fn replace(&self, t: T) -> T {
738         mem::replace(&mut *self.borrow_mut(), t)
739     }
740
741     /// Replaces the wrapped value with a new one computed from `f`, returning
742     /// the old value, without deinitializing either one.
743     ///
744     /// # Panics
745     ///
746     /// Panics if the value is currently borrowed.
747     ///
748     /// # Examples
749     ///
750     /// ```
751     /// use std::cell::RefCell;
752     /// let cell = RefCell::new(5);
753     /// let old_value = cell.replace_with(|&mut old| old + 1);
754     /// assert_eq!(old_value, 5);
755     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
756     /// ```
757     #[inline]
758     #[stable(feature = "refcell_replace_swap", since = "1.35.0")]
759     #[track_caller]
760     pub fn replace_with<F: FnOnce(&mut T) -> T>(&self, f: F) -> T {
761         let mut_borrow = &mut *self.borrow_mut();
762         let replacement = f(mut_borrow);
763         mem::replace(mut_borrow, replacement)
764     }
765
766     /// Swaps the wrapped value of `self` with the wrapped value of `other`,
767     /// without deinitializing either one.
768     ///
769     /// This function corresponds to [`std::mem::swap`](../mem/fn.swap.html).
770     ///
771     /// # Panics
772     ///
773     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
774     ///
775     /// # Examples
776     ///
777     /// ```
778     /// use std::cell::RefCell;
779     /// let c = RefCell::new(5);
780     /// let d = RefCell::new(6);
781     /// c.swap(&d);
782     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
783     /// assert_eq!(d, RefCell::new(5));
784     /// ```
785     #[inline]
786     #[stable(feature = "refcell_swap", since = "1.24.0")]
787     pub fn swap(&self, other: &Self) {
788         mem::swap(&mut *self.borrow_mut(), &mut *other.borrow_mut())
789     }
790 }
791
792 impl<T: ?Sized> RefCell<T> {
793     /// Immutably borrows the wrapped value.
794     ///
795     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple
796     /// immutable borrows can be taken out at the same time.
797     ///
798     /// # Panics
799     ///
800     /// Panics if the value is currently mutably borrowed. For a non-panicking variant, use
801     /// [`try_borrow`](#method.try_borrow).
802     ///
803     /// # Examples
804     ///
805     /// ```
806     /// use std::cell::RefCell;
807     ///
808     /// let c = RefCell::new(5);
809     ///
810     /// let borrowed_five = c.borrow();
811     /// let borrowed_five2 = c.borrow();
812     /// ```
813     ///
814     /// An example of panic:
815     ///
816     /// ```should_panic
817     /// use std::cell::RefCell;
818     ///
819     /// let c = RefCell::new(5);
820     ///
821     /// let m = c.borrow_mut();
822     /// let b = c.borrow(); // this causes a panic
823     /// ```
824     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
825     #[inline]
826     #[track_caller]
827     pub fn borrow(&self) -> Ref<'_, T> {
828         self.try_borrow().expect("already mutably borrowed")
829     }
830
831     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently mutably
832     /// borrowed.
833     ///
834     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple immutable borrows can be
835     /// taken out at the same time.
836     ///
837     /// This is the non-panicking variant of [`borrow`](#method.borrow).
838     ///
839     /// # Examples
840     ///
841     /// ```
842     /// use std::cell::RefCell;
843     ///
844     /// let c = RefCell::new(5);
845     ///
846     /// {
847     ///     let m = c.borrow_mut();
848     ///     assert!(c.try_borrow().is_err());
849     /// }
850     ///
851     /// {
852     ///     let m = c.borrow();
853     ///     assert!(c.try_borrow().is_ok());
854     /// }
855     /// ```
856     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
857     #[inline]
858     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
859     pub fn try_borrow(&self) -> Result<Ref<'_, T>, BorrowError> {
860         match BorrowRef::new(&self.borrow) {
861             Some(b) => {
862                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
863                 {
864                     // `borrowed_at` is always the *first* active borrow
865                     if b.borrow.get() == 1 {
866                         self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
867                     }
868                 }
869
870                 // SAFETY: `BorrowRef` ensures that there is only immutable access
871                 // to the value while borrowed.
872                 Ok(Ref { value: unsafe { &*self.value.get() }, borrow: b })
873             }
874             None => Err(BorrowError {
875                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
876                 // so `borrowed_at` will be `Some`
877                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
878                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
879             }),
880         }
881     }
882
883     /// Mutably borrows the wrapped value.
884     ///
885     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
886     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
887     /// active.
888     ///
889     /// # Panics
890     ///
891     /// Panics if the value is currently borrowed. For a non-panicking variant, use
892     /// [`try_borrow_mut`](#method.try_borrow_mut).
893     ///
894     /// # Examples
895     ///
896     /// ```
897     /// use std::cell::RefCell;
898     ///
899     /// let c = RefCell::new("hello".to_owned());
900     ///
901     /// *c.borrow_mut() = "bonjour".to_owned();
902     ///
903     /// assert_eq!(&*c.borrow(), "bonjour");
904     /// ```
905     ///
906     /// An example of panic:
907     ///
908     /// ```should_panic
909     /// use std::cell::RefCell;
910     ///
911     /// let c = RefCell::new(5);
912     /// let m = c.borrow();
913     ///
914     /// let b = c.borrow_mut(); // this causes a panic
915     /// ```
916     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
917     #[inline]
918     #[track_caller]
919     pub fn borrow_mut(&self) -> RefMut<'_, T> {
920         self.try_borrow_mut().expect("already borrowed")
921     }
922
923     /// Mutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently borrowed.
924     ///
925     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
926     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
927     /// active.
928     ///
929     /// This is the non-panicking variant of [`borrow_mut`](#method.borrow_mut).
930     ///
931     /// # Examples
932     ///
933     /// ```
934     /// use std::cell::RefCell;
935     ///
936     /// let c = RefCell::new(5);
937     ///
938     /// {
939     ///     let m = c.borrow();
940     ///     assert!(c.try_borrow_mut().is_err());
941     /// }
942     ///
943     /// assert!(c.try_borrow_mut().is_ok());
944     /// ```
945     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
946     #[inline]
947     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
948     pub fn try_borrow_mut(&self) -> Result<RefMut<'_, T>, BorrowMutError> {
949         match BorrowRefMut::new(&self.borrow) {
950             Some(b) => {
951                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
952                 {
953                     self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
954                 }
955
956                 // SAFETY: `BorrowRef` guarantees unique access.
957                 Ok(RefMut { value: unsafe { &mut *self.value.get() }, borrow: b })
958             }
959             None => Err(BorrowMutError {
960                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
961                 // so `borrowed_at` will be `Some`
962                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
963                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
964             }),
965         }
966     }
967
968     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
969     ///
970     /// # Examples
971     ///
972     /// ```
973     /// use std::cell::RefCell;
974     ///
975     /// let c = RefCell::new(5);
976     ///
977     /// let ptr = c.as_ptr();
978     /// ```
979     #[inline]
980     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
981     pub fn as_ptr(&self) -> *mut T {
982         self.value.get()
983     }
984
985     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
986     ///
987     /// This call borrows `RefCell` mutably (at compile-time) so there is no
988     /// need for dynamic checks.
989     ///
990     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
991     /// generally not the case when using a `RefCell`. Take a look at the
992     /// [`borrow_mut`] method instead if `self` isn't mutable.
993     ///
994     /// Also, please be aware that this method is only for special circumstances and is usually
995     /// not what you want. In case of doubt, use [`borrow_mut`] instead.
996     ///
997     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
998     ///
999     /// # Examples
1000     ///
1001     /// ```
1002     /// use std::cell::RefCell;
1003     ///
1004     /// let mut c = RefCell::new(5);
1005     /// *c.get_mut() += 1;
1006     ///
1007     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
1008     /// ```
1009     #[inline]
1010     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
1011     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1012         self.value.get_mut()
1013     }
1014
1015     /// Undo the effect of leaked guards on the borrow state of the `RefCell`.
1016     ///
1017     /// This call is similar to [`get_mut`] but more specialized. It borrows `RefCell` mutably to
1018     /// ensure no borrows exist and then resets the state tracking shared borrows. This is relevant
1019     /// if some `Ref` or `RefMut` borrows have been leaked.
1020     ///
1021     /// [`get_mut`]: RefCell::get_mut()
1022     ///
1023     /// # Examples
1024     ///
1025     /// ```
1026     /// #![feature(cell_leak)]
1027     /// use std::cell::RefCell;
1028     ///
1029     /// let mut c = RefCell::new(0);
1030     /// std::mem::forget(c.borrow_mut());
1031     ///
1032     /// assert!(c.try_borrow().is_err());
1033     /// c.undo_leak();
1034     /// assert!(c.try_borrow().is_ok());
1035     /// ```
1036     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1037     pub fn undo_leak(&mut self) -> &mut T {
1038         *self.borrow.get_mut() = UNUSED;
1039         self.get_mut()
1040     }
1041
1042     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is
1043     /// currently mutably borrowed.
1044     ///
1045     /// # Safety
1046     ///
1047     /// Unlike `RefCell::borrow`, this method is unsafe because it does not
1048     /// return a `Ref`, thus leaving the borrow flag untouched. Mutably
1049     /// borrowing the `RefCell` while the reference returned by this method
1050     /// is alive is undefined behaviour.
1051     ///
1052     /// # Examples
1053     ///
1054     /// ```
1055     /// use std::cell::RefCell;
1056     ///
1057     /// let c = RefCell::new(5);
1058     ///
1059     /// {
1060     ///     let m = c.borrow_mut();
1061     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_err());
1062     /// }
1063     ///
1064     /// {
1065     ///     let m = c.borrow();
1066     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_ok());
1067     /// }
1068     /// ```
1069     #[stable(feature = "borrow_state", since = "1.37.0")]
1070     #[inline]
1071     pub unsafe fn try_borrow_unguarded(&self) -> Result<&T, BorrowError> {
1072         if !is_writing(self.borrow.get()) {
1073             // SAFETY: We check that nobody is actively writing now, but it is
1074             // the caller's responsibility to ensure that nobody writes until
1075             // the returned reference is no longer in use.
1076             // Also, `self.value.get()` refers to the value owned by `self`
1077             // and is thus guaranteed to be valid for the lifetime of `self`.
1078             Ok(unsafe { &*self.value.get() })
1079         } else {
1080             Err(BorrowError {
1081                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
1082                 // so `borrowed_at` will be `Some`
1083                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
1084                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
1085             })
1086         }
1087     }
1088 }
1089
1090 impl<T: Default> RefCell<T> {
1091     /// Takes the wrapped value, leaving `Default::default()` in its place.
1092     ///
1093     /// # Panics
1094     ///
1095     /// Panics if the value is currently borrowed.
1096     ///
1097     /// # Examples
1098     ///
1099     /// ```
1100     /// use std::cell::RefCell;
1101     ///
1102     /// let c = RefCell::new(5);
1103     /// let five = c.take();
1104     ///
1105     /// assert_eq!(five, 5);
1106     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
1107     /// ```
1108     #[stable(feature = "refcell_take", since = "1.50.0")]
1109     pub fn take(&self) -> T {
1110         self.replace(Default::default())
1111     }
1112 }
1113
1114 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1115 unsafe impl<T: ?Sized> Send for RefCell<T> where T: Send {}
1116
1117 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1118 impl<T: ?Sized> !Sync for RefCell<T> {}
1119
1120 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1121 impl<T: Clone> Clone for RefCell<T> {
1122     /// # Panics
1123     ///
1124     /// Panics if the value is currently mutably borrowed.
1125     #[inline]
1126     #[track_caller]
1127     fn clone(&self) -> RefCell<T> {
1128         RefCell::new(self.borrow().clone())
1129     }
1130
1131     /// # Panics
1132     ///
1133     /// Panics if `other` is currently mutably borrowed.
1134     #[inline]
1135     #[track_caller]
1136     fn clone_from(&mut self, other: &Self) {
1137         self.get_mut().clone_from(&other.borrow())
1138     }
1139 }
1140
1141 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1142 impl<T: Default> Default for RefCell<T> {
1143     /// Creates a `RefCell<T>`, with the `Default` value for T.
1144     #[inline]
1145     fn default() -> RefCell<T> {
1146         RefCell::new(Default::default())
1147     }
1148 }
1149
1150 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1151 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for RefCell<T> {
1152     /// # Panics
1153     ///
1154     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1155     #[inline]
1156     fn eq(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1157         *self.borrow() == *other.borrow()
1158     }
1159 }
1160
1161 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
1162 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for RefCell<T> {}
1163
1164 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1165 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for RefCell<T> {
1166     /// # Panics
1167     ///
1168     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1169     #[inline]
1170     fn partial_cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Option<Ordering> {
1171         self.borrow().partial_cmp(&*other.borrow())
1172     }
1173
1174     /// # Panics
1175     ///
1176     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1177     #[inline]
1178     fn lt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1179         *self.borrow() < *other.borrow()
1180     }
1181
1182     /// # Panics
1183     ///
1184     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1185     #[inline]
1186     fn le(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1187         *self.borrow() <= *other.borrow()
1188     }
1189
1190     /// # Panics
1191     ///
1192     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1193     #[inline]
1194     fn gt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1195         *self.borrow() > *other.borrow()
1196     }
1197
1198     /// # Panics
1199     ///
1200     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1201     #[inline]
1202     fn ge(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1203         *self.borrow() >= *other.borrow()
1204     }
1205 }
1206
1207 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1208 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for RefCell<T> {
1209     /// # Panics
1210     ///
1211     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1212     #[inline]
1213     fn cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Ordering {
1214         self.borrow().cmp(&*other.borrow())
1215     }
1216 }
1217
1218 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1219 impl<T> From<T> for RefCell<T> {
1220     fn from(t: T) -> RefCell<T> {
1221         RefCell::new(t)
1222     }
1223 }
1224
1225 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1226 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<RefCell<U>> for RefCell<T> {}
1227
1228 struct BorrowRef<'b> {
1229     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1230 }
1231
1232 impl<'b> BorrowRef<'b> {
1233     #[inline]
1234     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRef<'b>> {
1235         let b = borrow.get().wrapping_add(1);
1236         if !is_reading(b) {
1237             // Incrementing borrow can result in a non-reading value (<= 0) in these cases:
1238             // 1. It was < 0, i.e. there are writing borrows, so we can't allow a read borrow
1239             //    due to Rust's reference aliasing rules
1240             // 2. It was isize::MAX (the max amount of reading borrows) and it overflowed
1241             //    into isize::MIN (the max amount of writing borrows) so we can't allow
1242             //    an additional read borrow because isize can't represent so many read borrows
1243             //    (this can only happen if you mem::forget more than a small constant amount of
1244             //    `Ref`s, which is not good practice)
1245             None
1246         } else {
1247             // Incrementing borrow can result in a reading value (> 0) in these cases:
1248             // 1. It was = 0, i.e. it wasn't borrowed, and we are taking the first read borrow
1249             // 2. It was > 0 and < isize::MAX, i.e. there were read borrows, and isize
1250             //    is large enough to represent having one more read borrow
1251             borrow.set(b);
1252             Some(BorrowRef { borrow })
1253         }
1254     }
1255 }
1256
1257 impl Drop for BorrowRef<'_> {
1258     #[inline]
1259     fn drop(&mut self) {
1260         let borrow = self.borrow.get();
1261         debug_assert!(is_reading(borrow));
1262         self.borrow.set(borrow - 1);
1263     }
1264 }
1265
1266 impl Clone for BorrowRef<'_> {
1267     #[inline]
1268     fn clone(&self) -> Self {
1269         // Since this Ref exists, we know the borrow flag
1270         // is a reading borrow.
1271         let borrow = self.borrow.get();
1272         debug_assert!(is_reading(borrow));
1273         // Prevent the borrow counter from overflowing into
1274         // a writing borrow.
1275         assert!(borrow != isize::MAX);
1276         self.borrow.set(borrow + 1);
1277         BorrowRef { borrow: self.borrow }
1278     }
1279 }
1280
1281 /// Wraps a borrowed reference to a value in a `RefCell` box.
1282 /// A wrapper type for an immutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1283 ///
1284 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1285 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1286 pub struct Ref<'b, T: ?Sized + 'b> {
1287     value: &'b T,
1288     borrow: BorrowRef<'b>,
1289 }
1290
1291 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1292 impl<T: ?Sized> Deref for Ref<'_, T> {
1293     type Target = T;
1294
1295     #[inline]
1296     fn deref(&self) -> &T {
1297         self.value
1298     }
1299 }
1300
1301 impl<'b, T: ?Sized> Ref<'b, T> {
1302     /// Copies a `Ref`.
1303     ///
1304     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1305     ///
1306     /// This is an associated function that needs to be used as
1307     /// `Ref::clone(...)`. A `Clone` implementation or a method would interfere
1308     /// with the widespread use of `r.borrow().clone()` to clone the contents of
1309     /// a `RefCell`.
1310     #[stable(feature = "cell_extras", since = "1.15.0")]
1311     #[inline]
1312     pub fn clone(orig: &Ref<'b, T>) -> Ref<'b, T> {
1313         Ref { value: orig.value, borrow: orig.borrow.clone() }
1314     }
1315
1316     /// Makes a new `Ref` for a component of the borrowed data.
1317     ///
1318     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1319     ///
1320     /// This is an associated function that needs to be used as `Ref::map(...)`.
1321     /// A method would interfere with methods of the same name on the contents
1322     /// of a `RefCell` used through `Deref`.
1323     ///
1324     /// # Examples
1325     ///
1326     /// ```
1327     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1328     ///
1329     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1330     /// let b1: Ref<(u32, char)> = c.borrow();
1331     /// let b2: Ref<u32> = Ref::map(b1, |t| &t.0);
1332     /// assert_eq!(*b2, 5)
1333     /// ```
1334     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1335     #[inline]
1336     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Ref<'b, U>
1337     where
1338         F: FnOnce(&T) -> &U,
1339     {
1340         Ref { value: f(orig.value), borrow: orig.borrow }
1341     }
1342
1343     /// Makes a new `Ref` for an optional component of the borrowed data. The
1344     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1345     /// `None`.
1346     ///
1347     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1348     ///
1349     /// This is an associated function that needs to be used as
1350     /// `Ref::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1351     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1352     ///
1353     /// # Examples
1354     ///
1355     /// ```
1356     /// #![feature(cell_filter_map)]
1357     ///
1358     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1359     ///
1360     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1361     /// let b1: Ref<Vec<u32>> = c.borrow();
1362     /// let b2: Result<Ref<u32>, _> = Ref::filter_map(b1, |v| v.get(1));
1363     /// assert_eq!(*b2.unwrap(), 2);
1364     /// ```
1365     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1366     #[inline]
1367     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Result<Ref<'b, U>, Self>
1368     where
1369         F: FnOnce(&T) -> Option<&U>,
1370     {
1371         match f(orig.value) {
1372             Some(value) => Ok(Ref { value, borrow: orig.borrow }),
1373             None => Err(orig),
1374         }
1375     }
1376
1377     /// Splits a `Ref` into multiple `Ref`s for different components of the
1378     /// borrowed data.
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::map_split(...)`. 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     /// use std::cell::{Ref, RefCell};
1390     ///
1391     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1392     /// let borrow = cell.borrow();
1393     /// let (begin, end) = Ref::map_split(borrow, |slice| slice.split_at(2));
1394     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1395     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1396     /// ```
1397     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1398     #[inline]
1399     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> (Ref<'b, U>, Ref<'b, V>)
1400     where
1401         F: FnOnce(&T) -> (&U, &V),
1402     {
1403         let (a, b) = f(orig.value);
1404         let borrow = orig.borrow.clone();
1405         (Ref { value: a, borrow }, Ref { value: b, borrow: orig.borrow })
1406     }
1407
1408     /// Convert into a reference to the underlying data.
1409     ///
1410     /// The underlying `RefCell` can never be mutably borrowed from again and will always appear
1411     /// already immutably borrowed. It is not a good idea to leak more than a constant number of
1412     /// references. The `RefCell` can be immutably borrowed again if only a smaller number of leaks
1413     /// have occurred in total.
1414     ///
1415     /// This is an associated function that needs to be used as
1416     /// `Ref::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1417     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1418     ///
1419     /// # Examples
1420     ///
1421     /// ```
1422     /// #![feature(cell_leak)]
1423     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1424     /// let cell = RefCell::new(0);
1425     ///
1426     /// let value = Ref::leak(cell.borrow());
1427     /// assert_eq!(*value, 0);
1428     ///
1429     /// assert!(cell.try_borrow().is_ok());
1430     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1431     /// ```
1432     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1433     pub fn leak(orig: Ref<'b, T>) -> &'b T {
1434         // By forgetting this Ref we ensure that the borrow counter in the RefCell can't go back to
1435         // UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would require a
1436         // unique reference to the borrowed RefCell. No further mutable references can be created
1437         // from the original cell.
1438         mem::forget(orig.borrow);
1439         orig.value
1440     }
1441 }
1442
1443 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1444 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Ref<'b, U>> for Ref<'b, T> {}
1445
1446 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1447 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Ref<'_, T> {
1448     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1449         self.value.fmt(f)
1450     }
1451 }
1452
1453 impl<'b, T: ?Sized> RefMut<'b, T> {
1454     /// Makes a new `RefMut` for a component of the borrowed data, e.g., an enum
1455     /// variant.
1456     ///
1457     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1458     ///
1459     /// This is an associated function that needs to be used as
1460     /// `RefMut::map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1461     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1462     ///
1463     /// # Examples
1464     ///
1465     /// ```
1466     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1467     ///
1468     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1469     /// {
1470     ///     let b1: RefMut<(u32, char)> = c.borrow_mut();
1471     ///     let mut b2: RefMut<u32> = RefMut::map(b1, |t| &mut t.0);
1472     ///     assert_eq!(*b2, 5);
1473     ///     *b2 = 42;
1474     /// }
1475     /// assert_eq!(*c.borrow(), (42, 'b'));
1476     /// ```
1477     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1478     #[inline]
1479     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> RefMut<'b, U>
1480     where
1481         F: FnOnce(&mut T) -> &mut U,
1482     {
1483         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1484         let RefMut { value, borrow } = orig;
1485         RefMut { value: f(value), borrow }
1486     }
1487
1488     /// Makes a new `RefMut` for an optional component of the borrowed data. The
1489     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1490     /// `None`.
1491     ///
1492     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1493     ///
1494     /// This is an associated function that needs to be used as
1495     /// `RefMut::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the
1496     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1497     ///
1498     /// # Examples
1499     ///
1500     /// ```
1501     /// #![feature(cell_filter_map)]
1502     ///
1503     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1504     ///
1505     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1506     ///
1507     /// {
1508     ///     let b1: RefMut<Vec<u32>> = c.borrow_mut();
1509     ///     let mut b2: Result<RefMut<u32>, _> = RefMut::filter_map(b1, |v| v.get_mut(1));
1510     ///
1511     ///     if let Ok(mut b2) = b2 {
1512     ///         *b2 += 2;
1513     ///     }
1514     /// }
1515     ///
1516     /// assert_eq!(*c.borrow(), vec![1, 4, 3]);
1517     /// ```
1518     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1519     #[inline]
1520     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> Result<RefMut<'b, U>, Self>
1521     where
1522         F: FnOnce(&mut T) -> Option<&mut U>,
1523     {
1524         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1525         let RefMut { value, borrow } = orig;
1526         let value = value as *mut T;
1527         // SAFETY: function holds onto an exclusive reference for the duration
1528         // of its call through `orig`, and the pointer is only de-referenced
1529         // inside of the function call never allowing the exclusive reference to
1530         // escape.
1531         match f(unsafe { &mut *value }) {
1532             Some(value) => Ok(RefMut { value, borrow }),
1533             None => {
1534                 // SAFETY: same as above.
1535                 Err(RefMut { value: unsafe { &mut *value }, borrow })
1536             }
1537         }
1538     }
1539
1540     /// Splits a `RefMut` into multiple `RefMut`s for different components of the
1541     /// borrowed data.
1542     ///
1543     /// The underlying `RefCell` will remain mutably borrowed until both
1544     /// returned `RefMut`s go out of scope.
1545     ///
1546     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1547     ///
1548     /// This is an associated function that needs to be used as
1549     /// `RefMut::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the
1550     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1551     ///
1552     /// # Examples
1553     ///
1554     /// ```
1555     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1556     ///
1557     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1558     /// let borrow = cell.borrow_mut();
1559     /// let (mut begin, mut end) = RefMut::map_split(borrow, |slice| slice.split_at_mut(2));
1560     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1561     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1562     /// begin.copy_from_slice(&[4, 3]);
1563     /// end.copy_from_slice(&[2, 1]);
1564     /// ```
1565     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1566     #[inline]
1567     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(
1568         orig: RefMut<'b, T>,
1569         f: F,
1570     ) -> (RefMut<'b, U>, RefMut<'b, V>)
1571     where
1572         F: FnOnce(&mut T) -> (&mut U, &mut V),
1573     {
1574         let (a, b) = f(orig.value);
1575         let borrow = orig.borrow.clone();
1576         (RefMut { value: a, borrow }, RefMut { value: b, borrow: orig.borrow })
1577     }
1578
1579     /// Convert into a mutable reference to the underlying data.
1580     ///
1581     /// The underlying `RefCell` can not be borrowed from again and will always appear already
1582     /// mutably borrowed, making the returned reference the only to the interior.
1583     ///
1584     /// This is an associated function that needs to be used as
1585     /// `RefMut::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1586     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1587     ///
1588     /// # Examples
1589     ///
1590     /// ```
1591     /// #![feature(cell_leak)]
1592     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1593     /// let cell = RefCell::new(0);
1594     ///
1595     /// let value = RefMut::leak(cell.borrow_mut());
1596     /// assert_eq!(*value, 0);
1597     /// *value = 1;
1598     ///
1599     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1600     /// ```
1601     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1602     pub fn leak(orig: RefMut<'b, T>) -> &'b mut T {
1603         // By forgetting this BorrowRefMut we ensure that the borrow counter in the RefCell can't
1604         // go back to UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would
1605         // require a unique reference to the borrowed RefCell. No further references can be created
1606         // from the original cell within that lifetime, making the current borrow the only
1607         // reference for the remaining lifetime.
1608         mem::forget(orig.borrow);
1609         orig.value
1610     }
1611 }
1612
1613 struct BorrowRefMut<'b> {
1614     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1615 }
1616
1617 impl Drop for BorrowRefMut<'_> {
1618     #[inline]
1619     fn drop(&mut self) {
1620         let borrow = self.borrow.get();
1621         debug_assert!(is_writing(borrow));
1622         self.borrow.set(borrow + 1);
1623     }
1624 }
1625
1626 impl<'b> BorrowRefMut<'b> {
1627     #[inline]
1628     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRefMut<'b>> {
1629         // NOTE: Unlike BorrowRefMut::clone, new is called to create the initial
1630         // mutable reference, and so there must currently be no existing
1631         // references. Thus, while clone increments the mutable refcount, here
1632         // we explicitly only allow going from UNUSED to UNUSED - 1.
1633         match borrow.get() {
1634             UNUSED => {
1635                 borrow.set(UNUSED - 1);
1636                 Some(BorrowRefMut { borrow })
1637             }
1638             _ => None,
1639         }
1640     }
1641
1642     // Clones a `BorrowRefMut`.
1643     //
1644     // This is only valid if each `BorrowRefMut` is used to track a mutable
1645     // reference to a distinct, nonoverlapping range of the original object.
1646     // This isn't in a Clone impl so that code doesn't call this implicitly.
1647     #[inline]
1648     fn clone(&self) -> BorrowRefMut<'b> {
1649         let borrow = self.borrow.get();
1650         debug_assert!(is_writing(borrow));
1651         // Prevent the borrow counter from underflowing.
1652         assert!(borrow != isize::MIN);
1653         self.borrow.set(borrow - 1);
1654         BorrowRefMut { borrow: self.borrow }
1655     }
1656 }
1657
1658 /// A wrapper type for a mutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1659 ///
1660 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1661 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1662 pub struct RefMut<'b, T: ?Sized + 'b> {
1663     value: &'b mut T,
1664     borrow: BorrowRefMut<'b>,
1665 }
1666
1667 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1668 impl<T: ?Sized> Deref for RefMut<'_, T> {
1669     type Target = T;
1670
1671     #[inline]
1672     fn deref(&self) -> &T {
1673         self.value
1674     }
1675 }
1676
1677 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1678 impl<T: ?Sized> DerefMut for RefMut<'_, T> {
1679     #[inline]
1680     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1681         self.value
1682     }
1683 }
1684
1685 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1686 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<RefMut<'b, U>> for RefMut<'b, T> {}
1687
1688 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1689 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for RefMut<'_, T> {
1690     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1691         self.value.fmt(f)
1692     }
1693 }
1694
1695 /// The core primitive for interior mutability in Rust.
1696 ///
1697 /// If you have a reference `&T`, then normally in Rust the compiler performs optimizations based on
1698 /// the knowledge that `&T` points to immutable data. Mutating that data, for example through an
1699 /// alias or by transmuting an `&T` into an `&mut T`, is considered undefined behavior.
1700 /// `UnsafeCell<T>` opts-out of the immutability guarantee for `&T`: a shared reference
1701 /// `&UnsafeCell<T>` may point to data that is being mutated. This is called "interior mutability".
1702 ///
1703 /// All other types that allow internal mutability, such as `Cell<T>` and `RefCell<T>`, internally
1704 /// use `UnsafeCell` to wrap their data.
1705 ///
1706 /// Note that only the immutability guarantee for shared references is affected by `UnsafeCell`. The
1707 /// uniqueness guarantee for mutable references is unaffected. There is *no* legal way to obtain
1708 /// aliasing `&mut`, not even with `UnsafeCell<T>`.
1709 ///
1710 /// The `UnsafeCell` API itself is technically very simple: [`.get()`] gives you a raw pointer
1711 /// `*mut T` to its contents. It is up to _you_ as the abstraction designer to use that raw pointer
1712 /// correctly.
1713 ///
1714 /// [`.get()`]: `UnsafeCell::get`
1715 ///
1716 /// The precise Rust aliasing rules are somewhat in flux, but the main points are not contentious:
1717 ///
1718 /// - If you create a safe reference with lifetime `'a` (either a `&T` or `&mut T`
1719 /// reference) that is accessible by safe code (for example, because you returned it),
1720 /// then you must not access the data in any way that contradicts that reference for the
1721 /// remainder of `'a`. For example, this means that if you take the `*mut T` from an
1722 /// `UnsafeCell<T>` and cast it to an `&T`, then the data in `T` must remain immutable
1723 /// (modulo any `UnsafeCell` data found within `T`, of course) until that reference's
1724 /// lifetime expires. Similarly, if you create a `&mut T` reference that is released to
1725 /// safe code, then you must not access the data within the `UnsafeCell` until that
1726 /// reference expires.
1727 ///
1728 /// - At all times, you must avoid data races. If multiple threads have access to
1729 /// the same `UnsafeCell`, then any writes must have a proper happens-before relation to all other
1730 /// accesses (or use atomics).
1731 ///
1732 /// To assist with proper design, the following scenarios are explicitly declared legal
1733 /// for single-threaded code:
1734 ///
1735 /// 1. A `&T` reference can be released to safe code and there it can co-exist with other `&T`
1736 /// references, but not with a `&mut T`
1737 ///
1738 /// 2. A `&mut T` reference may be released to safe code provided neither other `&mut T` nor `&T`
1739 /// co-exist with it. A `&mut T` must always be unique.
1740 ///
1741 /// Note that whilst mutating the contents of an `&UnsafeCell<T>` (even while other
1742 /// `&UnsafeCell<T>` references alias the cell) is
1743 /// ok (provided you enforce the above invariants some other way), it is still undefined behavior
1744 /// to have multiple `&mut UnsafeCell<T>` aliases. That is, `UnsafeCell` is a wrapper
1745 /// designed to have a special interaction with _shared_ accesses (_i.e._, through an
1746 /// `&UnsafeCell<_>` reference); there is no magic whatsoever when dealing with _exclusive_
1747 /// accesses (_e.g._, through an `&mut UnsafeCell<_>`): neither the cell nor the wrapped value
1748 /// may be aliased for the duration of that `&mut` borrow.
1749 /// This is showcased by the [`.get_mut()`] accessor, which is a _safe_ getter that yields
1750 /// a `&mut T`.
1751 ///
1752 /// [`.get_mut()`]: `UnsafeCell::get_mut`
1753 ///
1754 /// # Examples
1755 ///
1756 /// Here is an example showcasing how to soundly mutate the contents of an `UnsafeCell<_>` despite
1757 /// there being multiple references aliasing the cell:
1758 ///
1759 /// ```
1760 /// use std::cell::UnsafeCell;
1761 ///
1762 /// let x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1763 /// // Get multiple / concurrent / shared references to the same `x`.
1764 /// let (p1, p2): (&UnsafeCell<i32>, &UnsafeCell<i32>) = (&x, &x);
1765 ///
1766 /// unsafe {
1767 ///     // SAFETY: within this scope there are no other references to `x`'s contents,
1768 ///     // so ours is effectively unique.
1769 ///     let p1_exclusive: &mut i32 = &mut *p1.get(); // -- borrow --+
1770 ///     *p1_exclusive += 27; //                                     |
1771 /// } // <---------- cannot go beyond this point -------------------+
1772 ///
1773 /// unsafe {
1774 ///     // SAFETY: within this scope nobody expects to have exclusive access to `x`'s contents,
1775 ///     // so we can have multiple shared accesses concurrently.
1776 ///     let p2_shared: &i32 = &*p2.get();
1777 ///     assert_eq!(*p2_shared, 42 + 27);
1778 ///     let p1_shared: &i32 = &*p1.get();
1779 ///     assert_eq!(*p1_shared, *p2_shared);
1780 /// }
1781 /// ```
1782 ///
1783 /// The following example showcases the fact that exclusive access to an `UnsafeCell<T>`
1784 /// implies exclusive access to its `T`:
1785 ///
1786 /// ```rust
1787 /// #![forbid(unsafe_code)] // with exclusive accesses,
1788 ///                         // `UnsafeCell` is a transparent no-op wrapper,
1789 ///                         // so no need for `unsafe` here.
1790 /// use std::cell::UnsafeCell;
1791 ///
1792 /// let mut x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1793 ///
1794 /// // Get a compile-time-checked unique reference to `x`.
1795 /// let p_unique: &mut UnsafeCell<i32> = &mut x;
1796 /// // With an exclusive reference, we can mutate the contents for free.
1797 /// *p_unique.get_mut() = 0;
1798 /// // Or, equivalently:
1799 /// x = UnsafeCell::new(0);
1800 ///
1801 /// // When we own the value, we can extract the contents for free.
1802 /// let contents: i32 = x.into_inner();
1803 /// assert_eq!(contents, 0);
1804 /// ```
1805 #[lang = "unsafe_cell"]
1806 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1807 #[repr(transparent)]
1808 #[repr(no_niche)] // rust-lang/rust#68303.
1809 pub struct UnsafeCell<T: ?Sized> {
1810     value: T,
1811 }
1812
1813 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1814 impl<T: ?Sized> !Sync for UnsafeCell<T> {}
1815
1816 impl<T> UnsafeCell<T> {
1817     /// Constructs a new instance of `UnsafeCell` which will wrap the specified
1818     /// value.
1819     ///
1820     /// All access to the inner value through methods is `unsafe`.
1821     ///
1822     /// # Examples
1823     ///
1824     /// ```
1825     /// use std::cell::UnsafeCell;
1826     ///
1827     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1828     /// ```
1829     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1830     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafe_cell_new", since = "1.32.0")]
1831     #[inline(always)]
1832     pub const fn new(value: T) -> UnsafeCell<T> {
1833         UnsafeCell { value }
1834     }
1835
1836     /// Unwraps the value.
1837     ///
1838     /// # Examples
1839     ///
1840     /// ```
1841     /// use std::cell::UnsafeCell;
1842     ///
1843     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1844     ///
1845     /// let five = uc.into_inner();
1846     /// ```
1847     #[inline(always)]
1848     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1849     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
1850     pub const fn into_inner(self) -> T {
1851         self.value
1852     }
1853 }
1854
1855 impl<T: ?Sized> UnsafeCell<T> {
1856     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1857     ///
1858     /// This can be cast to a pointer of any kind.
1859     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1860     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1861     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`
1862     ///
1863     /// # Examples
1864     ///
1865     /// ```
1866     /// use std::cell::UnsafeCell;
1867     ///
1868     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1869     ///
1870     /// let five = uc.get();
1871     /// ```
1872     #[inline(always)]
1873     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1874     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafecell_get", since = "1.32.0")]
1875     pub const fn get(&self) -> *mut T {
1876         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1877         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1878         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1879         self as *const UnsafeCell<T> as *const T as *mut T
1880     }
1881
1882     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1883     ///
1884     /// This call borrows the `UnsafeCell` mutably (at compile-time) which
1885     /// guarantees that we possess the only reference.
1886     ///
1887     /// # Examples
1888     ///
1889     /// ```
1890     /// use std::cell::UnsafeCell;
1891     ///
1892     /// let mut c = UnsafeCell::new(5);
1893     /// *c.get_mut() += 1;
1894     ///
1895     /// assert_eq!(*c.get_mut(), 6);
1896     /// ```
1897     #[inline(always)]
1898     #[stable(feature = "unsafe_cell_get_mut", since = "1.50.0")]
1899     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1900         &mut self.value
1901     }
1902
1903     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1904     /// The difference to [`get`] is that this function accepts a raw pointer,
1905     /// which is useful to avoid the creation of temporary references.
1906     ///
1907     /// The result can be cast to a pointer of any kind.
1908     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1909     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1910     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`.
1911     ///
1912     /// [`get`]: UnsafeCell::get()
1913     ///
1914     /// # Examples
1915     ///
1916     /// Gradual initialization of an `UnsafeCell` requires `raw_get`, as
1917     /// calling `get` would require creating a reference to uninitialized data:
1918     ///
1919     /// ```
1920     /// #![feature(unsafe_cell_raw_get)]
1921     /// use std::cell::UnsafeCell;
1922     /// use std::mem::MaybeUninit;
1923     ///
1924     /// let m = MaybeUninit::<UnsafeCell<i32>>::uninit();
1925     /// unsafe { UnsafeCell::raw_get(m.as_ptr()).write(5); }
1926     /// let uc = unsafe { m.assume_init() };
1927     ///
1928     /// assert_eq!(uc.into_inner(), 5);
1929     /// ```
1930     #[inline(always)]
1931     #[unstable(feature = "unsafe_cell_raw_get", issue = "66358")]
1932     pub const fn raw_get(this: *const Self) -> *mut T {
1933         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1934         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1935         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1936         this as *const T as *mut T
1937     }
1938 }
1939
1940 #[stable(feature = "unsafe_cell_default", since = "1.10.0")]
1941 impl<T: Default> Default for UnsafeCell<T> {
1942     /// Creates an `UnsafeCell`, with the `Default` value for T.
1943     fn default() -> UnsafeCell<T> {
1944         UnsafeCell::new(Default::default())
1945     }
1946 }
1947
1948 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1949 impl<T> From<T> for UnsafeCell<T> {
1950     fn from(t: T) -> UnsafeCell<T> {
1951         UnsafeCell::new(t)
1952     }
1953 }
1954
1955 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1956 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<UnsafeCell<U>> for UnsafeCell<T> {}
1957
1958 #[allow(unused)]
1959 fn assert_coerce_unsized(a: UnsafeCell<&i32>, b: Cell<&i32>, c: RefCell<&i32>) {
1960     let _: UnsafeCell<&dyn Send> = a;
1961     let _: Cell<&dyn Send> = b;
1962     let _: RefCell<&dyn Send> = c;
1963 }