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[rust.git] / library / core / src / cell.rs
1 //! Shareable mutable containers.
2 //!
3 //! Rust memory safety is based on this rule: Given an object `T`, it is only possible to
4 //! have one of the following:
5 //!
6 //! - Having several immutable references (`&T`) to the object (also known as **aliasing**).
7 //! - Having one mutable reference (`&mut T`) to the object (also known as **mutability**).
8 //!
9 //! This is enforced by the Rust compiler. However, there are situations where this rule is not
10 //! flexible enough. Sometimes it is required to have multiple references to an object and yet
11 //! mutate it.
12 //!
13 //! Shareable mutable containers exist to permit mutability in a controlled manner, even in the
14 //! presence of aliasing. Both [`Cell<T>`] and [`RefCell<T>`] allow doing this in a single-threaded
15 //! way. However, neither `Cell<T>` nor `RefCell<T>` are thread safe (they do not implement
16 //! [`Sync`]). If you need to do aliasing and mutation between multiple threads it is possible to
17 //! use [`Mutex<T>`], [`RwLock<T>`] or [`atomic`] types.
18 //!
19 //! Values of the `Cell<T>` and `RefCell<T>` types may be mutated through shared references (i.e.
20 //! the common `&T` type), whereas most Rust types can only be mutated through unique (`&mut T`)
21 //! references. We say that `Cell<T>` and `RefCell<T>` provide 'interior mutability', in contrast
22 //! with typical Rust types that exhibit 'inherited mutability'.
23 //!
24 //! Cell types come in two flavors: `Cell<T>` and `RefCell<T>`. `Cell<T>` implements interior
25 //! mutability by moving values in and out of the `Cell<T>`. To use references instead of values,
26 //! one must use the `RefCell<T>` type, acquiring a write lock before mutating. `Cell<T>` provides
27 //! methods to retrieve and change the current interior value:
28 //!
29 //!  - For types that implement [`Copy`], the [`get`](Cell::get) method retrieves the current
30 //!    interior value.
31 //!  - For types that implement [`Default`], the [`take`](Cell::take) method replaces the current
32 //!    interior value with [`Default::default()`] and returns the replaced value.
33 //!  - For all types, the [`replace`](Cell::replace) method replaces the current interior value and
34 //!    returns the replaced value and the [`into_inner`](Cell::into_inner) method consumes the
35 //!    `Cell<T>` and returns the interior value. Additionally, the [`set`](Cell::set) method
36 //!    replaces the interior value, dropping the replaced value.
37 //!
38 //! `RefCell<T>` uses Rust's lifetimes to implement 'dynamic borrowing', a process whereby one can
39 //! claim temporary, exclusive, mutable access to the inner value. Borrows for `RefCell<T>`s are
40 //! tracked 'at runtime', unlike Rust's native reference types which are entirely tracked
41 //! statically, at compile time. Because `RefCell<T>` borrows are dynamic it is possible to attempt
42 //! to borrow a value that is already mutably borrowed; when this happens it results in thread
43 //! panic.
44 //!
45 //! # When to choose interior mutability
46 //!
47 //! The more common inherited mutability, where one must have unique access to mutate a value, is
48 //! one of the key language elements that enables Rust to reason strongly about pointer aliasing,
49 //! statically preventing crash bugs. Because of that, inherited mutability is preferred, and
50 //! interior mutability is something of a last resort. Since cell types enable mutation where it
51 //! would otherwise be disallowed though, there are occasions when interior mutability might be
52 //! appropriate, or even *must* be used, e.g.
53 //!
54 //! * Introducing mutability 'inside' of something immutable
55 //! * Implementation details of logically-immutable methods.
56 //! * Mutating implementations of [`Clone`].
57 //!
58 //! ## Introducing mutability 'inside' of something immutable
59 //!
60 //! Many shared smart pointer types, including [`Rc<T>`] and [`Arc<T>`], provide containers that can
61 //! be cloned and shared between multiple parties. Because the contained values may be
62 //! multiply-aliased, they can only be borrowed with `&`, not `&mut`. Without cells it would be
63 //! impossible to mutate data inside of these smart pointers at all.
64 //!
65 //! It's very common then to put a `RefCell<T>` inside shared pointer types to reintroduce
66 //! mutability:
67 //!
68 //! ```
69 //! use std::cell::{RefCell, RefMut};
70 //! use std::collections::HashMap;
71 //! use std::rc::Rc;
72 //!
73 //! fn main() {
74 //!     let shared_map: Rc<RefCell<_>> = Rc::new(RefCell::new(HashMap::new()));
75 //!     // Create a new block to limit the scope of the dynamic borrow
76 //!     {
77 //!         let mut map: RefMut<_> = shared_map.borrow_mut();
78 //!         map.insert("africa", 92388);
79 //!         map.insert("kyoto", 11837);
80 //!         map.insert("piccadilly", 11826);
81 //!         map.insert("marbles", 38);
82 //!     }
83 //!
84 //!     // Note that if we had not let the previous borrow of the cache fall out
85 //!     // of scope then the subsequent borrow would cause a dynamic thread panic.
86 //!     // This is the major hazard of using `RefCell`.
87 //!     let total: i32 = shared_map.borrow().values().sum();
88 //!     println!("{}", total);
89 //! }
90 //! ```
91 //!
92 //! Note that this example uses `Rc<T>` and not `Arc<T>`. `RefCell<T>`s are for single-threaded
93 //! scenarios. Consider using [`RwLock<T>`] or [`Mutex<T>`] if you need shared mutability in a
94 //! multi-threaded situation.
95 //!
96 //! ## Implementation details of logically-immutable methods
97 //!
98 //! Occasionally it may be desirable not to expose in an API that there is mutation happening
99 //! "under the hood". This may be because logically the operation is immutable, but e.g., caching
100 //! forces the implementation to perform mutation; or because you must employ mutation to implement
101 //! a trait method that was originally defined to take `&self`.
102 //!
103 //! ```
104 //! # #![allow(dead_code)]
105 //! use std::cell::RefCell;
106 //!
107 //! struct Graph {
108 //!     edges: Vec<(i32, i32)>,
109 //!     span_tree_cache: RefCell<Option<Vec<(i32, i32)>>>
110 //! }
111 //!
112 //! impl Graph {
113 //!     fn minimum_spanning_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> {
114 //!         self.span_tree_cache.borrow_mut()
115 //!             .get_or_insert_with(|| self.calc_span_tree())
116 //!             .clone()
117 //!     }
118 //!
119 //!     fn calc_span_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> {
120 //!         // Expensive computation goes here
121 //!         vec![]
122 //!     }
123 //! }
124 //! ```
125 //!
126 //! ## Mutating implementations of `Clone`
127 //!
128 //! This is simply a special - but common - case of the previous: hiding mutability for operations
129 //! that appear to be immutable. The [`clone`](Clone::clone) method is expected to not change the
130 //! source value, and is declared to take `&self`, not `&mut self`. Therefore, any mutation that
131 //! happens in the `clone` method must use cell types. For example, [`Rc<T>`] maintains its
132 //! reference counts within a `Cell<T>`.
133 //!
134 //! ```
135 //! use std::cell::Cell;
136 //! use std::ptr::NonNull;
137 //! use std::process::abort;
138 //! use std::marker::PhantomData;
139 //!
140 //! struct Rc<T: ?Sized> {
141 //!     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
142 //!     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
143 //! }
144 //!
145 //! struct RcBox<T: ?Sized> {
146 //!     strong: Cell<usize>,
147 //!     refcount: Cell<usize>,
148 //!     value: T,
149 //! }
150 //!
151 //! impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
152 //!     fn clone(&self) -> Rc<T> {
153 //!         self.inc_strong();
154 //!         Rc {
155 //!             ptr: self.ptr,
156 //!             phantom: PhantomData,
157 //!         }
158 //!     }
159 //! }
160 //!
161 //! trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
162 //!
163 //!     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
164 //!
165 //!     fn strong(&self) -> usize {
166 //!         self.inner().strong.get()
167 //!     }
168 //!
169 //!     fn inc_strong(&self) {
170 //!         self.inner()
171 //!             .strong
172 //!             .set(self.strong()
173 //!                      .checked_add(1)
174 //!                      .unwrap_or_else(|| abort() ));
175 //!     }
176 //! }
177 //!
178 //! impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
179 //!    fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
180 //!        unsafe {
181 //!            self.ptr.as_ref()
182 //!        }
183 //!    }
184 //! }
185 //! ```
186 //!
187 //! [`Arc<T>`]: ../../std/sync/struct.Arc.html
188 //! [`Rc<T>`]: ../../std/rc/struct.Rc.html
189 //! [`RwLock<T>`]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
190 //! [`Mutex<T>`]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
191 //! [`atomic`]: crate::sync::atomic
192
193 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
194
195 use crate::cmp::Ordering;
196 use crate::fmt::{self, Debug, Display};
197 use crate::marker::Unsize;
198 use crate::mem;
199 use crate::ops::{CoerceUnsized, Deref, DerefMut};
200 use crate::ptr;
201
202 /// A mutable memory location.
203 ///
204 /// # Examples
205 ///
206 /// In this example, you can see that `Cell<T>` enables mutation inside an
207 /// immutable struct. In other words, it enables "interior mutability".
208 ///
209 /// ```
210 /// use std::cell::Cell;
211 ///
212 /// struct SomeStruct {
213 ///     regular_field: u8,
214 ///     special_field: Cell<u8>,
215 /// }
216 ///
217 /// let my_struct = SomeStruct {
218 ///     regular_field: 0,
219 ///     special_field: Cell::new(1),
220 /// };
221 ///
222 /// let new_value = 100;
223 ///
224 /// // ERROR: `my_struct` is immutable
225 /// // my_struct.regular_field = new_value;
226 ///
227 /// // WORKS: although `my_struct` is immutable, `special_field` is a `Cell`,
228 /// // which can always be mutated
229 /// my_struct.special_field.set(new_value);
230 /// assert_eq!(my_struct.special_field.get(), new_value);
231 /// ```
232 ///
233 /// See the [module-level documentation](self) for more.
234 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
235 #[repr(transparent)]
236 pub struct Cell<T: ?Sized> {
237     value: UnsafeCell<T>,
238 }
239
240 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
241 unsafe impl<T: ?Sized> Send for Cell<T> where T: Send {}
242
243 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
244 impl<T: ?Sized> !Sync for Cell<T> {}
245
246 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
247 impl<T: Copy> Clone for Cell<T> {
248     #[inline]
249     fn clone(&self) -> Cell<T> {
250         Cell::new(self.get())
251     }
252 }
253
254 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
255 impl<T: Default> Default for Cell<T> {
256     /// Creates a `Cell<T>`, with the `Default` value for T.
257     #[inline]
258     fn default() -> Cell<T> {
259         Cell::new(Default::default())
260     }
261 }
262
263 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
264 impl<T: PartialEq + Copy> PartialEq for Cell<T> {
265     #[inline]
266     fn eq(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
267         self.get() == other.get()
268     }
269 }
270
271 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
272 impl<T: Eq + Copy> Eq for Cell<T> {}
273
274 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
275 impl<T: PartialOrd + Copy> PartialOrd for Cell<T> {
276     #[inline]
277     fn partial_cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Option<Ordering> {
278         self.get().partial_cmp(&other.get())
279     }
280
281     #[inline]
282     fn lt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
283         self.get() < other.get()
284     }
285
286     #[inline]
287     fn le(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
288         self.get() <= other.get()
289     }
290
291     #[inline]
292     fn gt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
293         self.get() > other.get()
294     }
295
296     #[inline]
297     fn ge(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
298         self.get() >= other.get()
299     }
300 }
301
302 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
303 impl<T: Ord + Copy> Ord for Cell<T> {
304     #[inline]
305     fn cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Ordering {
306         self.get().cmp(&other.get())
307     }
308 }
309
310 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
311 impl<T> From<T> for Cell<T> {
312     fn from(t: T) -> Cell<T> {
313         Cell::new(t)
314     }
315 }
316
317 impl<T> Cell<T> {
318     /// Creates a new `Cell` containing the given value.
319     ///
320     /// # Examples
321     ///
322     /// ```
323     /// use std::cell::Cell;
324     ///
325     /// let c = Cell::new(5);
326     /// ```
327     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
328     #[rustc_const_stable(feature = "const_cell_new", since = "1.24.0")]
329     #[inline]
330     pub const fn new(value: T) -> Cell<T> {
331         Cell { value: UnsafeCell::new(value) }
332     }
333
334     /// Sets the contained value.
335     ///
336     /// # Examples
337     ///
338     /// ```
339     /// use std::cell::Cell;
340     ///
341     /// let c = Cell::new(5);
342     ///
343     /// c.set(10);
344     /// ```
345     #[inline]
346     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
347     pub fn set(&self, val: T) {
348         let old = self.replace(val);
349         drop(old);
350     }
351
352     /// Swaps the values of two 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     /// # Examples
492     ///
493     /// ```
494     /// use std::cell::Cell;
495     ///
496     /// let mut c = Cell::new(5);
497     /// *c.get_mut() += 1;
498     ///
499     /// assert_eq!(c.get(), 6);
500     /// ```
501     #[inline]
502     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
503     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
504         self.value.get_mut()
505     }
506
507     /// Returns a `&Cell<T>` from a `&mut T`
508     ///
509     /// # Examples
510     ///
511     /// ```
512     /// use std::cell::Cell;
513     ///
514     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
515     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
516     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
517     ///
518     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
519     /// ```
520     #[inline]
521     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
522     pub fn from_mut(t: &mut T) -> &Cell<T> {
523         // SAFETY: `&mut` ensures unique access.
524         unsafe { &*(t as *mut T as *const Cell<T>) }
525     }
526 }
527
528 impl<T: Default> Cell<T> {
529     /// Takes the value of the cell, leaving `Default::default()` in its place.
530     ///
531     /// # Examples
532     ///
533     /// ```
534     /// use std::cell::Cell;
535     ///
536     /// let c = Cell::new(5);
537     /// let five = c.take();
538     ///
539     /// assert_eq!(five, 5);
540     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
541     /// ```
542     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
543     pub fn take(&self) -> T {
544         self.replace(Default::default())
545     }
546 }
547
548 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
549 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<Cell<U>> for Cell<T> {}
550
551 impl<T> Cell<[T]> {
552     /// Returns a `&[Cell<T>]` from a `&Cell<[T]>`
553     ///
554     /// # Examples
555     ///
556     /// ```
557     /// use std::cell::Cell;
558     ///
559     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
560     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
561     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
562     ///
563     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
564     /// ```
565     #[stable(feature = "as_cell", since = "1.37.0")]
566     pub fn as_slice_of_cells(&self) -> &[Cell<T>] {
567         // SAFETY: `Cell<T>` has the same memory layout as `T`.
568         unsafe { &*(self as *const Cell<[T]> as *const [Cell<T>]) }
569     }
570 }
571
572 /// A mutable memory location with dynamically checked borrow rules
573 ///
574 /// See the [module-level documentation](self) for more.
575 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
576 pub struct RefCell<T: ?Sized> {
577     borrow: Cell<BorrowFlag>,
578     // Stores the location of the earliest currently active borrow.
579     // This gets updated whenver we go from having zero borrows
580     // to having a single borrow. When a borrow occurs, this gets included
581     // in the generated `BorroeError/`BorrowMutError`
582     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
583     borrowed_at: Cell<Option<&'static crate::panic::Location<'static>>>,
584     value: UnsafeCell<T>,
585 }
586
587 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow`].
588 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
589 pub struct BorrowError {
590     _private: (),
591     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
592     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
593 }
594
595 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
596 impl Debug for BorrowError {
597     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
598         let mut builder = f.debug_struct("BorrowError");
599
600         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
601         builder.field("location", self.location);
602
603         builder.finish()
604     }
605 }
606
607 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
608 impl Display for BorrowError {
609     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
610         Display::fmt("already mutably borrowed", f)
611     }
612 }
613
614 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow_mut`].
615 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
616 pub struct BorrowMutError {
617     _private: (),
618     #[cfg(feature = "debug_refcell")]
619     location: &'static crate::panic::Location<'static>,
620 }
621
622 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
623 impl Debug for BorrowMutError {
624     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
625         let mut builder = f.debug_struct("BorrowMutError");
626
627         #[cfg(feature = "debug_refcell")]
628         builder.field("location", self.location);
629
630         builder.finish()
631     }
632 }
633
634 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
635 impl Display for BorrowMutError {
636     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
637         Display::fmt("already borrowed", f)
638     }
639 }
640
641 // Positive values represent the number of `Ref` active. Negative values
642 // represent the number of `RefMut` active. Multiple `RefMut`s can only be
643 // active at a time if they refer to distinct, nonoverlapping components of a
644 // `RefCell` (e.g., different ranges of a slice).
645 //
646 // `Ref` and `RefMut` are both two words in size, and so there will likely never
647 // be enough `Ref`s or `RefMut`s in existence to overflow half of the `usize`
648 // range. Thus, a `BorrowFlag` will probably never overflow or underflow.
649 // However, this is not a guarantee, as a pathological program could repeatedly
650 // create and then mem::forget `Ref`s or `RefMut`s. Thus, all code must
651 // explicitly check for overflow and underflow in order to avoid unsafety, or at
652 // least behave correctly in the event that overflow or underflow happens (e.g.,
653 // see BorrowRef::new).
654 type BorrowFlag = isize;
655 const UNUSED: BorrowFlag = 0;
656
657 #[inline(always)]
658 fn is_writing(x: BorrowFlag) -> bool {
659     x < UNUSED
660 }
661
662 #[inline(always)]
663 fn is_reading(x: BorrowFlag) -> bool {
664     x > UNUSED
665 }
666
667 impl<T> RefCell<T> {
668     /// Creates a new `RefCell` containing `value`.
669     ///
670     /// # Examples
671     ///
672     /// ```
673     /// use std::cell::RefCell;
674     ///
675     /// let c = RefCell::new(5);
676     /// ```
677     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
678     #[rustc_const_stable(feature = "const_refcell_new", since = "1.24.0")]
679     #[inline]
680     pub const fn new(value: T) -> RefCell<T> {
681         RefCell {
682             value: UnsafeCell::new(value),
683             borrow: Cell::new(UNUSED),
684             #[cfg(feature = "debug_refcell")]
685             borrowed_at: Cell::new(None),
686         }
687     }
688
689     /// Consumes the `RefCell`, returning the wrapped value.
690     ///
691     /// # Examples
692     ///
693     /// ```
694     /// use std::cell::RefCell;
695     ///
696     /// let c = RefCell::new(5);
697     ///
698     /// let five = c.into_inner();
699     /// ```
700     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
701     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
702     #[inline]
703     pub const fn into_inner(self) -> T {
704         // Since this function takes `self` (the `RefCell`) by value, the
705         // compiler statically verifies that it is not currently borrowed.
706         self.value.into_inner()
707     }
708
709     /// Replaces the wrapped value with a new one, returning the old value,
710     /// without deinitializing either one.
711     ///
712     /// This function corresponds to [`std::mem::replace`](../mem/fn.replace.html).
713     ///
714     /// # Panics
715     ///
716     /// Panics if the value is currently borrowed.
717     ///
718     /// # Examples
719     ///
720     /// ```
721     /// use std::cell::RefCell;
722     /// let cell = RefCell::new(5);
723     /// let old_value = cell.replace(6);
724     /// assert_eq!(old_value, 5);
725     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
726     /// ```
727     #[inline]
728     #[stable(feature = "refcell_replace", since = "1.24.0")]
729     #[track_caller]
730     pub fn replace(&self, t: T) -> T {
731         mem::replace(&mut *self.borrow_mut(), t)
732     }
733
734     /// Replaces the wrapped value with a new one computed from `f`, returning
735     /// the old value, without deinitializing either one.
736     ///
737     /// # Panics
738     ///
739     /// Panics if the value is currently borrowed.
740     ///
741     /// # Examples
742     ///
743     /// ```
744     /// use std::cell::RefCell;
745     /// let cell = RefCell::new(5);
746     /// let old_value = cell.replace_with(|&mut old| old + 1);
747     /// assert_eq!(old_value, 5);
748     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
749     /// ```
750     #[inline]
751     #[stable(feature = "refcell_replace_swap", since = "1.35.0")]
752     #[track_caller]
753     pub fn replace_with<F: FnOnce(&mut T) -> T>(&self, f: F) -> T {
754         let mut_borrow = &mut *self.borrow_mut();
755         let replacement = f(mut_borrow);
756         mem::replace(mut_borrow, replacement)
757     }
758
759     /// Swaps the wrapped value of `self` with the wrapped value of `other`,
760     /// without deinitializing either one.
761     ///
762     /// This function corresponds to [`std::mem::swap`](../mem/fn.swap.html).
763     ///
764     /// # Panics
765     ///
766     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
767     ///
768     /// # Examples
769     ///
770     /// ```
771     /// use std::cell::RefCell;
772     /// let c = RefCell::new(5);
773     /// let d = RefCell::new(6);
774     /// c.swap(&d);
775     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
776     /// assert_eq!(d, RefCell::new(5));
777     /// ```
778     #[inline]
779     #[stable(feature = "refcell_swap", since = "1.24.0")]
780     pub fn swap(&self, other: &Self) {
781         mem::swap(&mut *self.borrow_mut(), &mut *other.borrow_mut())
782     }
783 }
784
785 impl<T: ?Sized> RefCell<T> {
786     /// Immutably borrows the wrapped value.
787     ///
788     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple
789     /// immutable borrows can be taken out at the same time.
790     ///
791     /// # Panics
792     ///
793     /// Panics if the value is currently mutably borrowed. For a non-panicking variant, use
794     /// [`try_borrow`](#method.try_borrow).
795     ///
796     /// # Examples
797     ///
798     /// ```
799     /// use std::cell::RefCell;
800     ///
801     /// let c = RefCell::new(5);
802     ///
803     /// let borrowed_five = c.borrow();
804     /// let borrowed_five2 = c.borrow();
805     /// ```
806     ///
807     /// An example of panic:
808     ///
809     /// ```should_panic
810     /// use std::cell::RefCell;
811     ///
812     /// let c = RefCell::new(5);
813     ///
814     /// let m = c.borrow_mut();
815     /// let b = c.borrow(); // this causes a panic
816     /// ```
817     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
818     #[inline]
819     #[track_caller]
820     pub fn borrow(&self) -> Ref<'_, T> {
821         self.try_borrow().expect("already mutably borrowed")
822     }
823
824     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently mutably
825     /// borrowed.
826     ///
827     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple immutable borrows can be
828     /// taken out at the same time.
829     ///
830     /// This is the non-panicking variant of [`borrow`](#method.borrow).
831     ///
832     /// # Examples
833     ///
834     /// ```
835     /// use std::cell::RefCell;
836     ///
837     /// let c = RefCell::new(5);
838     ///
839     /// {
840     ///     let m = c.borrow_mut();
841     ///     assert!(c.try_borrow().is_err());
842     /// }
843     ///
844     /// {
845     ///     let m = c.borrow();
846     ///     assert!(c.try_borrow().is_ok());
847     /// }
848     /// ```
849     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
850     #[inline]
851     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
852     pub fn try_borrow(&self) -> Result<Ref<'_, T>, BorrowError> {
853         match BorrowRef::new(&self.borrow) {
854             Some(b) => {
855                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
856                 {
857                     // `borrowed_at` is always the *first* active borrow
858                     if b.borrow.get() == 1 {
859                         self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
860                     }
861                 }
862
863                 // SAFETY: `BorrowRef` ensures that there is only immutable access
864                 // to the value while borrowed.
865                 Ok(Ref { value: unsafe { &*self.value.get() }, borrow: b })
866             }
867             None => Err(BorrowError {
868                 _private: (),
869                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
870                 // so `borrowed_at` will be `Some`
871                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
872                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
873             }),
874         }
875     }
876
877     /// Mutably borrows the wrapped value.
878     ///
879     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
880     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
881     /// active.
882     ///
883     /// # Panics
884     ///
885     /// Panics if the value is currently borrowed. For a non-panicking variant, use
886     /// [`try_borrow_mut`](#method.try_borrow_mut).
887     ///
888     /// # Examples
889     ///
890     /// ```
891     /// use std::cell::RefCell;
892     ///
893     /// let c = RefCell::new("hello".to_owned());
894     ///
895     /// *c.borrow_mut() = "bonjour".to_owned();
896     ///
897     /// assert_eq!(&*c.borrow(), "bonjour");
898     /// ```
899     ///
900     /// An example of panic:
901     ///
902     /// ```should_panic
903     /// use std::cell::RefCell;
904     ///
905     /// let c = RefCell::new(5);
906     /// let m = c.borrow();
907     ///
908     /// let b = c.borrow_mut(); // this causes a panic
909     /// ```
910     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
911     #[inline]
912     #[track_caller]
913     pub fn borrow_mut(&self) -> RefMut<'_, T> {
914         self.try_borrow_mut().expect("already borrowed")
915     }
916
917     /// Mutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently borrowed.
918     ///
919     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
920     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
921     /// active.
922     ///
923     /// This is the non-panicking variant of [`borrow_mut`](#method.borrow_mut).
924     ///
925     /// # Examples
926     ///
927     /// ```
928     /// use std::cell::RefCell;
929     ///
930     /// let c = RefCell::new(5);
931     ///
932     /// {
933     ///     let m = c.borrow();
934     ///     assert!(c.try_borrow_mut().is_err());
935     /// }
936     ///
937     /// assert!(c.try_borrow_mut().is_ok());
938     /// ```
939     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
940     #[inline]
941     #[cfg_attr(feature = "debug_refcell", track_caller)]
942     pub fn try_borrow_mut(&self) -> Result<RefMut<'_, T>, BorrowMutError> {
943         match BorrowRefMut::new(&self.borrow) {
944             Some(b) => {
945                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
946                 {
947                     self.borrowed_at.set(Some(crate::panic::Location::caller()));
948                 }
949
950                 // SAFETY: `BorrowRef` guarantees unique access.
951                 Ok(RefMut { value: unsafe { &mut *self.value.get() }, borrow: b })
952             }
953             None => Err(BorrowMutError {
954                 _private: (),
955                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
956                 // so `borrowed_at` will be `Some`
957                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
958                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
959             }),
960         }
961     }
962
963     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
964     ///
965     /// # Examples
966     ///
967     /// ```
968     /// use std::cell::RefCell;
969     ///
970     /// let c = RefCell::new(5);
971     ///
972     /// let ptr = c.as_ptr();
973     /// ```
974     #[inline]
975     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
976     pub fn as_ptr(&self) -> *mut T {
977         self.value.get()
978     }
979
980     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
981     ///
982     /// This call borrows `RefCell` mutably (at compile-time) so there is no
983     /// need for dynamic checks.
984     ///
985     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
986     /// generally not the case when using a `RefCell`. Take a look at the
987     /// [`borrow_mut`] method instead if `self` isn't mutable.
988     ///
989     /// Also, please be aware that this method is only for special circumstances and is usually
990     /// not what you want. In case of doubt, use [`borrow_mut`] instead.
991     ///
992     /// [`borrow_mut`]: RefCell::borrow_mut()
993     ///
994     /// # Examples
995     ///
996     /// ```
997     /// use std::cell::RefCell;
998     ///
999     /// let mut c = RefCell::new(5);
1000     /// *c.get_mut() += 1;
1001     ///
1002     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
1003     /// ```
1004     #[inline]
1005     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
1006     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1007         self.value.get_mut()
1008     }
1009
1010     /// Undo the effect of leaked guards on the borrow state of the `RefCell`.
1011     ///
1012     /// This call is similar to [`get_mut`] but more specialized. It borrows `RefCell` mutably to
1013     /// ensure no borrows exist and then resets the state tracking shared borrows. This is relevant
1014     /// if some `Ref` or `RefMut` borrows have been leaked.
1015     ///
1016     /// [`get_mut`]: RefCell::get_mut()
1017     ///
1018     /// # Examples
1019     ///
1020     /// ```
1021     /// #![feature(cell_leak)]
1022     /// use std::cell::RefCell;
1023     ///
1024     /// let mut c = RefCell::new(0);
1025     /// std::mem::forget(c.borrow_mut());
1026     ///
1027     /// assert!(c.try_borrow().is_err());
1028     /// c.undo_leak();
1029     /// assert!(c.try_borrow().is_ok());
1030     /// ```
1031     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1032     pub fn undo_leak(&mut self) -> &mut T {
1033         *self.borrow.get_mut() = UNUSED;
1034         self.get_mut()
1035     }
1036
1037     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is
1038     /// currently mutably borrowed.
1039     ///
1040     /// # Safety
1041     ///
1042     /// Unlike `RefCell::borrow`, this method is unsafe because it does not
1043     /// return a `Ref`, thus leaving the borrow flag untouched. Mutably
1044     /// borrowing the `RefCell` while the reference returned by this method
1045     /// is alive is undefined behaviour.
1046     ///
1047     /// # Examples
1048     ///
1049     /// ```
1050     /// use std::cell::RefCell;
1051     ///
1052     /// let c = RefCell::new(5);
1053     ///
1054     /// {
1055     ///     let m = c.borrow_mut();
1056     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_err());
1057     /// }
1058     ///
1059     /// {
1060     ///     let m = c.borrow();
1061     ///     assert!(unsafe { c.try_borrow_unguarded() }.is_ok());
1062     /// }
1063     /// ```
1064     #[stable(feature = "borrow_state", since = "1.37.0")]
1065     #[inline]
1066     pub unsafe fn try_borrow_unguarded(&self) -> Result<&T, BorrowError> {
1067         if !is_writing(self.borrow.get()) {
1068             // SAFETY: We check that nobody is actively writing now, but it is
1069             // the caller's responsibility to ensure that nobody writes until
1070             // the returned reference is no longer in use.
1071             // Also, `self.value.get()` refers to the value owned by `self`
1072             // and is thus guaranteed to be valid for the lifetime of `self`.
1073             Ok(unsafe { &*self.value.get() })
1074         } else {
1075             Err(BorrowError {
1076                 _private: (),
1077                 // If a borrow occured, then we must already have an outstanding borrow,
1078                 // so `borrowed_at` will be `Some`
1079                 #[cfg(feature = "debug_refcell")]
1080                 location: self.borrowed_at.get().unwrap(),
1081             })
1082         }
1083     }
1084 }
1085
1086 impl<T: Default> RefCell<T> {
1087     /// Takes the wrapped value, leaving `Default::default()` in its place.
1088     ///
1089     /// # Panics
1090     ///
1091     /// Panics if the value is currently borrowed.
1092     ///
1093     /// # Examples
1094     ///
1095     /// ```
1096     /// use std::cell::RefCell;
1097     ///
1098     /// let c = RefCell::new(5);
1099     /// let five = c.take();
1100     ///
1101     /// assert_eq!(five, 5);
1102     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
1103     /// ```
1104     #[stable(feature = "refcell_take", since = "1.50.0")]
1105     pub fn take(&self) -> T {
1106         self.replace(Default::default())
1107     }
1108 }
1109
1110 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1111 unsafe impl<T: ?Sized> Send for RefCell<T> where T: Send {}
1112
1113 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1114 impl<T: ?Sized> !Sync for RefCell<T> {}
1115
1116 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1117 impl<T: Clone> Clone for RefCell<T> {
1118     /// # Panics
1119     ///
1120     /// Panics if the value is currently mutably borrowed.
1121     #[inline]
1122     #[track_caller]
1123     fn clone(&self) -> RefCell<T> {
1124         RefCell::new(self.borrow().clone())
1125     }
1126
1127     /// # Panics
1128     ///
1129     /// Panics if `other` is currently mutably borrowed.
1130     #[inline]
1131     #[track_caller]
1132     fn clone_from(&mut self, other: &Self) {
1133         self.get_mut().clone_from(&other.borrow())
1134     }
1135 }
1136
1137 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1138 impl<T: Default> Default for RefCell<T> {
1139     /// Creates a `RefCell<T>`, with the `Default` value for T.
1140     #[inline]
1141     fn default() -> RefCell<T> {
1142         RefCell::new(Default::default())
1143     }
1144 }
1145
1146 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1147 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for RefCell<T> {
1148     /// # Panics
1149     ///
1150     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1151     #[inline]
1152     fn eq(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1153         *self.borrow() == *other.borrow()
1154     }
1155 }
1156
1157 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
1158 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for RefCell<T> {}
1159
1160 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1161 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for RefCell<T> {
1162     /// # Panics
1163     ///
1164     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1165     #[inline]
1166     fn partial_cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Option<Ordering> {
1167         self.borrow().partial_cmp(&*other.borrow())
1168     }
1169
1170     /// # Panics
1171     ///
1172     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1173     #[inline]
1174     fn lt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1175         *self.borrow() < *other.borrow()
1176     }
1177
1178     /// # Panics
1179     ///
1180     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1181     #[inline]
1182     fn le(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1183         *self.borrow() <= *other.borrow()
1184     }
1185
1186     /// # Panics
1187     ///
1188     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1189     #[inline]
1190     fn gt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1191         *self.borrow() > *other.borrow()
1192     }
1193
1194     /// # Panics
1195     ///
1196     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1197     #[inline]
1198     fn ge(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1199         *self.borrow() >= *other.borrow()
1200     }
1201 }
1202
1203 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1204 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for RefCell<T> {
1205     /// # Panics
1206     ///
1207     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1208     #[inline]
1209     fn cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Ordering {
1210         self.borrow().cmp(&*other.borrow())
1211     }
1212 }
1213
1214 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1215 impl<T> From<T> for RefCell<T> {
1216     fn from(t: T) -> RefCell<T> {
1217         RefCell::new(t)
1218     }
1219 }
1220
1221 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1222 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<RefCell<U>> for RefCell<T> {}
1223
1224 struct BorrowRef<'b> {
1225     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1226 }
1227
1228 impl<'b> BorrowRef<'b> {
1229     #[inline]
1230     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRef<'b>> {
1231         let b = borrow.get().wrapping_add(1);
1232         if !is_reading(b) {
1233             // Incrementing borrow can result in a non-reading value (<= 0) in these cases:
1234             // 1. It was < 0, i.e. there are writing borrows, so we can't allow a read borrow
1235             //    due to Rust's reference aliasing rules
1236             // 2. It was isize::MAX (the max amount of reading borrows) and it overflowed
1237             //    into isize::MIN (the max amount of writing borrows) so we can't allow
1238             //    an additional read borrow because isize can't represent so many read borrows
1239             //    (this can only happen if you mem::forget more than a small constant amount of
1240             //    `Ref`s, which is not good practice)
1241             None
1242         } else {
1243             // Incrementing borrow can result in a reading value (> 0) in these cases:
1244             // 1. It was = 0, i.e. it wasn't borrowed, and we are taking the first read borrow
1245             // 2. It was > 0 and < isize::MAX, i.e. there were read borrows, and isize
1246             //    is large enough to represent having one more read borrow
1247             borrow.set(b);
1248             Some(BorrowRef { borrow })
1249         }
1250     }
1251 }
1252
1253 impl Drop for BorrowRef<'_> {
1254     #[inline]
1255     fn drop(&mut self) {
1256         let borrow = self.borrow.get();
1257         debug_assert!(is_reading(borrow));
1258         self.borrow.set(borrow - 1);
1259     }
1260 }
1261
1262 impl Clone for BorrowRef<'_> {
1263     #[inline]
1264     fn clone(&self) -> Self {
1265         // Since this Ref exists, we know the borrow flag
1266         // is a reading borrow.
1267         let borrow = self.borrow.get();
1268         debug_assert!(is_reading(borrow));
1269         // Prevent the borrow counter from overflowing into
1270         // a writing borrow.
1271         assert!(borrow != isize::MAX);
1272         self.borrow.set(borrow + 1);
1273         BorrowRef { borrow: self.borrow }
1274     }
1275 }
1276
1277 /// Wraps a borrowed reference to a value in a `RefCell` box.
1278 /// A wrapper type for an immutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1279 ///
1280 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1281 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1282 pub struct Ref<'b, T: ?Sized + 'b> {
1283     value: &'b T,
1284     borrow: BorrowRef<'b>,
1285 }
1286
1287 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1288 impl<T: ?Sized> Deref for Ref<'_, T> {
1289     type Target = T;
1290
1291     #[inline]
1292     fn deref(&self) -> &T {
1293         self.value
1294     }
1295 }
1296
1297 impl<'b, T: ?Sized> Ref<'b, T> {
1298     /// Copies a `Ref`.
1299     ///
1300     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1301     ///
1302     /// This is an associated function that needs to be used as
1303     /// `Ref::clone(...)`. A `Clone` implementation or a method would interfere
1304     /// with the widespread use of `r.borrow().clone()` to clone the contents of
1305     /// a `RefCell`.
1306     #[stable(feature = "cell_extras", since = "1.15.0")]
1307     #[inline]
1308     pub fn clone(orig: &Ref<'b, T>) -> Ref<'b, T> {
1309         Ref { value: orig.value, borrow: orig.borrow.clone() }
1310     }
1311
1312     /// Makes a new `Ref` for a component of the borrowed data.
1313     ///
1314     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1315     ///
1316     /// This is an associated function that needs to be used as `Ref::map(...)`.
1317     /// A method would interfere with methods of the same name on the contents
1318     /// of a `RefCell` used through `Deref`.
1319     ///
1320     /// # Examples
1321     ///
1322     /// ```
1323     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1324     ///
1325     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1326     /// let b1: Ref<(u32, char)> = c.borrow();
1327     /// let b2: Ref<u32> = Ref::map(b1, |t| &t.0);
1328     /// assert_eq!(*b2, 5)
1329     /// ```
1330     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1331     #[inline]
1332     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Ref<'b, U>
1333     where
1334         F: FnOnce(&T) -> &U,
1335     {
1336         Ref { value: f(orig.value), borrow: orig.borrow }
1337     }
1338
1339     /// Makes a new `Ref` for an optional component of the borrowed data. The
1340     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1341     /// `None`.
1342     ///
1343     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1344     ///
1345     /// This is an associated function that needs to be used as
1346     /// `Ref::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1347     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1348     ///
1349     /// # Examples
1350     ///
1351     /// ```
1352     /// #![feature(cell_filter_map)]
1353     ///
1354     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1355     ///
1356     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1357     /// let b1: Ref<Vec<u32>> = c.borrow();
1358     /// let b2: Result<Ref<u32>, _> = Ref::filter_map(b1, |v| v.get(1));
1359     /// assert_eq!(*b2.unwrap(), 2);
1360     /// ```
1361     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1362     #[inline]
1363     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Result<Ref<'b, U>, Self>
1364     where
1365         F: FnOnce(&T) -> Option<&U>,
1366     {
1367         match f(orig.value) {
1368             Some(value) => Ok(Ref { value, borrow: orig.borrow }),
1369             None => Err(orig),
1370         }
1371     }
1372
1373     /// Splits a `Ref` into multiple `Ref`s for different components of the
1374     /// borrowed data.
1375     ///
1376     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1377     ///
1378     /// This is an associated function that needs to be used as
1379     /// `Ref::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the same
1380     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1381     ///
1382     /// # Examples
1383     ///
1384     /// ```
1385     /// use std::cell::{Ref, RefCell};
1386     ///
1387     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1388     /// let borrow = cell.borrow();
1389     /// let (begin, end) = Ref::map_split(borrow, |slice| slice.split_at(2));
1390     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1391     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1392     /// ```
1393     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1394     #[inline]
1395     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> (Ref<'b, U>, Ref<'b, V>)
1396     where
1397         F: FnOnce(&T) -> (&U, &V),
1398     {
1399         let (a, b) = f(orig.value);
1400         let borrow = orig.borrow.clone();
1401         (Ref { value: a, borrow }, Ref { value: b, borrow: orig.borrow })
1402     }
1403
1404     /// Convert into a reference to the underlying data.
1405     ///
1406     /// The underlying `RefCell` can never be mutably borrowed from again and will always appear
1407     /// already immutably borrowed. It is not a good idea to leak more than a constant number of
1408     /// references. The `RefCell` can be immutably borrowed again if only a smaller number of leaks
1409     /// have occurred in total.
1410     ///
1411     /// This is an associated function that needs to be used as
1412     /// `Ref::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1413     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1414     ///
1415     /// # Examples
1416     ///
1417     /// ```
1418     /// #![feature(cell_leak)]
1419     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1420     /// let cell = RefCell::new(0);
1421     ///
1422     /// let value = Ref::leak(cell.borrow());
1423     /// assert_eq!(*value, 0);
1424     ///
1425     /// assert!(cell.try_borrow().is_ok());
1426     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1427     /// ```
1428     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1429     pub fn leak(orig: Ref<'b, T>) -> &'b T {
1430         // By forgetting this Ref we ensure that the borrow counter in the RefCell can't go back to
1431         // UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would require a
1432         // unique reference to the borrowed RefCell. No further mutable references can be created
1433         // from the original cell.
1434         mem::forget(orig.borrow);
1435         orig.value
1436     }
1437 }
1438
1439 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1440 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Ref<'b, U>> for Ref<'b, T> {}
1441
1442 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1443 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Ref<'_, T> {
1444     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1445         self.value.fmt(f)
1446     }
1447 }
1448
1449 impl<'b, T: ?Sized> RefMut<'b, T> {
1450     /// Makes a new `RefMut` for a component of the borrowed data, e.g., an enum
1451     /// variant.
1452     ///
1453     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1454     ///
1455     /// This is an associated function that needs to be used as
1456     /// `RefMut::map(...)`. A method would interfere with methods of the same
1457     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1458     ///
1459     /// # Examples
1460     ///
1461     /// ```
1462     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1463     ///
1464     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1465     /// {
1466     ///     let b1: RefMut<(u32, char)> = c.borrow_mut();
1467     ///     let mut b2: RefMut<u32> = RefMut::map(b1, |t| &mut t.0);
1468     ///     assert_eq!(*b2, 5);
1469     ///     *b2 = 42;
1470     /// }
1471     /// assert_eq!(*c.borrow(), (42, 'b'));
1472     /// ```
1473     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1474     #[inline]
1475     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> RefMut<'b, U>
1476     where
1477         F: FnOnce(&mut T) -> &mut U,
1478     {
1479         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1480         let RefMut { value, borrow } = orig;
1481         RefMut { value: f(value), borrow }
1482     }
1483
1484     /// Makes a new `RefMut` for an optional component of the borrowed data. The
1485     /// original guard is returned as an `Err(..)` if the closure returns
1486     /// `None`.
1487     ///
1488     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1489     ///
1490     /// This is an associated function that needs to be used as
1491     /// `RefMut::filter_map(...)`. A method would interfere with methods of the
1492     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1493     ///
1494     /// # Examples
1495     ///
1496     /// ```
1497     /// #![feature(cell_filter_map)]
1498     ///
1499     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1500     ///
1501     /// let c = RefCell::new(vec![1, 2, 3]);
1502     ///
1503     /// {
1504     ///     let b1: RefMut<Vec<u32>> = c.borrow_mut();
1505     ///     let mut b2: Result<RefMut<u32>, _> = RefMut::filter_map(b1, |v| v.get_mut(1));
1506     ///
1507     ///     if let Ok(mut b2) = b2 {
1508     ///         *b2 += 2;
1509     ///     }
1510     /// }
1511     ///
1512     /// assert_eq!(*c.borrow(), vec![1, 4, 3]);
1513     /// ```
1514     #[unstable(feature = "cell_filter_map", reason = "recently added", issue = "81061")]
1515     #[inline]
1516     pub fn filter_map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> Result<RefMut<'b, U>, Self>
1517     where
1518         F: FnOnce(&mut T) -> Option<&mut U>,
1519     {
1520         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1521         let RefMut { value, borrow } = orig;
1522         let value = value as *mut T;
1523         // SAFETY: function holds onto an exclusive reference for the duration
1524         // of its call through `orig`, and the pointer is only de-referenced
1525         // inside of the function call never allowing the exclusive reference to
1526         // escape.
1527         match f(unsafe { &mut *value }) {
1528             Some(value) => Ok(RefMut { value, borrow }),
1529             None => {
1530                 // SAFETY: same as above.
1531                 Err(RefMut { value: unsafe { &mut *value }, borrow })
1532             }
1533         }
1534     }
1535
1536     /// Splits a `RefMut` into multiple `RefMut`s for different components of the
1537     /// borrowed data.
1538     ///
1539     /// The underlying `RefCell` will remain mutably borrowed until both
1540     /// returned `RefMut`s go out of scope.
1541     ///
1542     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1543     ///
1544     /// This is an associated function that needs to be used as
1545     /// `RefMut::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the
1546     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1547     ///
1548     /// # Examples
1549     ///
1550     /// ```
1551     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1552     ///
1553     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1554     /// let borrow = cell.borrow_mut();
1555     /// let (mut begin, mut end) = RefMut::map_split(borrow, |slice| slice.split_at_mut(2));
1556     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1557     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1558     /// begin.copy_from_slice(&[4, 3]);
1559     /// end.copy_from_slice(&[2, 1]);
1560     /// ```
1561     #[stable(feature = "refcell_map_split", since = "1.35.0")]
1562     #[inline]
1563     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(
1564         orig: RefMut<'b, T>,
1565         f: F,
1566     ) -> (RefMut<'b, U>, RefMut<'b, V>)
1567     where
1568         F: FnOnce(&mut T) -> (&mut U, &mut V),
1569     {
1570         let (a, b) = f(orig.value);
1571         let borrow = orig.borrow.clone();
1572         (RefMut { value: a, borrow }, RefMut { value: b, borrow: orig.borrow })
1573     }
1574
1575     /// Convert into a mutable reference to the underlying data.
1576     ///
1577     /// The underlying `RefCell` can not be borrowed from again and will always appear already
1578     /// mutably borrowed, making the returned reference the only to the interior.
1579     ///
1580     /// This is an associated function that needs to be used as
1581     /// `RefMut::leak(...)`. A method would interfere with methods of the
1582     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1583     ///
1584     /// # Examples
1585     ///
1586     /// ```
1587     /// #![feature(cell_leak)]
1588     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1589     /// let cell = RefCell::new(0);
1590     ///
1591     /// let value = RefMut::leak(cell.borrow_mut());
1592     /// assert_eq!(*value, 0);
1593     /// *value = 1;
1594     ///
1595     /// assert!(cell.try_borrow_mut().is_err());
1596     /// ```
1597     #[unstable(feature = "cell_leak", issue = "69099")]
1598     pub fn leak(orig: RefMut<'b, T>) -> &'b mut T {
1599         // By forgetting this BorrowRefMut we ensure that the borrow counter in the RefCell can't
1600         // go back to UNUSED within the lifetime `'b`. Resetting the reference tracking state would
1601         // require a unique reference to the borrowed RefCell. No further references can be created
1602         // from the original cell within that lifetime, making the current borrow the only
1603         // reference for the remaining lifetime.
1604         mem::forget(orig.borrow);
1605         orig.value
1606     }
1607 }
1608
1609 struct BorrowRefMut<'b> {
1610     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1611 }
1612
1613 impl Drop for BorrowRefMut<'_> {
1614     #[inline]
1615     fn drop(&mut self) {
1616         let borrow = self.borrow.get();
1617         debug_assert!(is_writing(borrow));
1618         self.borrow.set(borrow + 1);
1619     }
1620 }
1621
1622 impl<'b> BorrowRefMut<'b> {
1623     #[inline]
1624     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRefMut<'b>> {
1625         // NOTE: Unlike BorrowRefMut::clone, new is called to create the initial
1626         // mutable reference, and so there must currently be no existing
1627         // references. Thus, while clone increments the mutable refcount, here
1628         // we explicitly only allow going from UNUSED to UNUSED - 1.
1629         match borrow.get() {
1630             UNUSED => {
1631                 borrow.set(UNUSED - 1);
1632                 Some(BorrowRefMut { borrow })
1633             }
1634             _ => None,
1635         }
1636     }
1637
1638     // Clones a `BorrowRefMut`.
1639     //
1640     // This is only valid if each `BorrowRefMut` is used to track a mutable
1641     // reference to a distinct, nonoverlapping range of the original object.
1642     // This isn't in a Clone impl so that code doesn't call this implicitly.
1643     #[inline]
1644     fn clone(&self) -> BorrowRefMut<'b> {
1645         let borrow = self.borrow.get();
1646         debug_assert!(is_writing(borrow));
1647         // Prevent the borrow counter from underflowing.
1648         assert!(borrow != isize::MIN);
1649         self.borrow.set(borrow - 1);
1650         BorrowRefMut { borrow: self.borrow }
1651     }
1652 }
1653
1654 /// A wrapper type for a mutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1655 ///
1656 /// See the [module-level documentation](self) for more.
1657 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1658 pub struct RefMut<'b, T: ?Sized + 'b> {
1659     value: &'b mut T,
1660     borrow: BorrowRefMut<'b>,
1661 }
1662
1663 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1664 impl<T: ?Sized> Deref for RefMut<'_, T> {
1665     type Target = T;
1666
1667     #[inline]
1668     fn deref(&self) -> &T {
1669         self.value
1670     }
1671 }
1672
1673 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1674 impl<T: ?Sized> DerefMut for RefMut<'_, T> {
1675     #[inline]
1676     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1677         self.value
1678     }
1679 }
1680
1681 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1682 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<RefMut<'b, U>> for RefMut<'b, T> {}
1683
1684 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1685 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for RefMut<'_, T> {
1686     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1687         self.value.fmt(f)
1688     }
1689 }
1690
1691 /// The core primitive for interior mutability in Rust.
1692 ///
1693 /// If you have a reference `&T`, then normally in Rust the compiler performs optimizations based on
1694 /// the knowledge that `&T` points to immutable data. Mutating that data, for example through an
1695 /// alias or by transmuting an `&T` into an `&mut T`, is considered undefined behavior.
1696 /// `UnsafeCell<T>` opts-out of the immutability guarantee for `&T`: a shared reference
1697 /// `&UnsafeCell<T>` may point to data that is being mutated. This is called "interior mutability".
1698 ///
1699 /// All other types that allow internal mutability, such as `Cell<T>` and `RefCell<T>`, internally
1700 /// use `UnsafeCell` to wrap their data.
1701 ///
1702 /// Note that only the immutability guarantee for shared references is affected by `UnsafeCell`. The
1703 /// uniqueness guarantee for mutable references is unaffected. There is *no* legal way to obtain
1704 /// aliasing `&mut`, not even with `UnsafeCell<T>`.
1705 ///
1706 /// The `UnsafeCell` API itself is technically very simple: [`.get()`] gives you a raw pointer
1707 /// `*mut T` to its contents. It is up to _you_ as the abstraction designer to use that raw pointer
1708 /// correctly.
1709 ///
1710 /// [`.get()`]: `UnsafeCell::get`
1711 ///
1712 /// The precise Rust aliasing rules are somewhat in flux, but the main points are not contentious:
1713 ///
1714 /// - If you create a safe reference with lifetime `'a` (either a `&T` or `&mut T`
1715 /// reference) that is accessible by safe code (for example, because you returned it),
1716 /// then you must not access the data in any way that contradicts that reference for the
1717 /// remainder of `'a`. For example, this means that if you take the `*mut T` from an
1718 /// `UnsafeCell<T>` and cast it to an `&T`, then the data in `T` must remain immutable
1719 /// (modulo any `UnsafeCell` data found within `T`, of course) until that reference's
1720 /// lifetime expires. Similarly, if you create a `&mut T` reference that is released to
1721 /// safe code, then you must not access the data within the `UnsafeCell` until that
1722 /// reference expires.
1723 ///
1724 /// - At all times, you must avoid data races. If multiple threads have access to
1725 /// the same `UnsafeCell`, then any writes must have a proper happens-before relation to all other
1726 /// accesses (or use atomics).
1727 ///
1728 /// To assist with proper design, the following scenarios are explicitly declared legal
1729 /// for single-threaded code:
1730 ///
1731 /// 1. A `&T` reference can be released to safe code and there it can co-exist with other `&T`
1732 /// references, but not with a `&mut T`
1733 ///
1734 /// 2. A `&mut T` reference may be released to safe code provided neither other `&mut T` nor `&T`
1735 /// co-exist with it. A `&mut T` must always be unique.
1736 ///
1737 /// Note that whilst mutating the contents of an `&UnsafeCell<T>` (even while other
1738 /// `&UnsafeCell<T>` references alias the cell) is
1739 /// ok (provided you enforce the above invariants some other way), it is still undefined behavior
1740 /// to have multiple `&mut UnsafeCell<T>` aliases. That is, `UnsafeCell` is a wrapper
1741 /// designed to have a special interaction with _shared_ accesses (_i.e._, through an
1742 /// `&UnsafeCell<_>` reference); there is no magic whatsoever when dealing with _exclusive_
1743 /// accesses (_e.g._, through an `&mut UnsafeCell<_>`): neither the cell nor the wrapped value
1744 /// may be aliased for the duration of that `&mut` borrow.
1745 /// This is showcased by the [`.get_mut()`] accessor, which is a _safe_ getter that yields
1746 /// a `&mut T`.
1747 ///
1748 /// [`.get_mut()`]: `UnsafeCell::get_mut`
1749 ///
1750 /// # Examples
1751 ///
1752 /// Here is an example showcasing how to soundly mutate the contents of an `UnsafeCell<_>` despite
1753 /// there being multiple references aliasing the cell:
1754 ///
1755 /// ```
1756 /// use std::cell::UnsafeCell;
1757 ///
1758 /// let x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1759 /// // Get multiple / concurrent / shared references to the same `x`.
1760 /// let (p1, p2): (&UnsafeCell<i32>, &UnsafeCell<i32>) = (&x, &x);
1761 ///
1762 /// unsafe {
1763 ///     // SAFETY: within this scope there are no other references to `x`'s contents,
1764 ///     // so ours is effectively unique.
1765 ///     let p1_exclusive: &mut i32 = &mut *p1.get(); // -- borrow --+
1766 ///     *p1_exclusive += 27; //                                     |
1767 /// } // <---------- cannot go beyond this point -------------------+
1768 ///
1769 /// unsafe {
1770 ///     // SAFETY: within this scope nobody expects to have exclusive access to `x`'s contents,
1771 ///     // so we can have multiple shared accesses concurrently.
1772 ///     let p2_shared: &i32 = &*p2.get();
1773 ///     assert_eq!(*p2_shared, 42 + 27);
1774 ///     let p1_shared: &i32 = &*p1.get();
1775 ///     assert_eq!(*p1_shared, *p2_shared);
1776 /// }
1777 /// ```
1778 ///
1779 /// The following example showcases the fact that exclusive access to an `UnsafeCell<T>`
1780 /// implies exclusive access to its `T`:
1781 ///
1782 /// ```rust
1783 /// #![forbid(unsafe_code)] // with exclusive accesses,
1784 ///                         // `UnsafeCell` is a transparent no-op wrapper,
1785 ///                         // so no need for `unsafe` here.
1786 /// use std::cell::UnsafeCell;
1787 ///
1788 /// let mut x: UnsafeCell<i32> = 42.into();
1789 ///
1790 /// // Get a compile-time-checked unique reference to `x`.
1791 /// let p_unique: &mut UnsafeCell<i32> = &mut x;
1792 /// // With an exclusive reference, we can mutate the contents for free.
1793 /// *p_unique.get_mut() = 0;
1794 /// // Or, equivalently:
1795 /// x = UnsafeCell::new(0);
1796 ///
1797 /// // When we own the value, we can extract the contents for free.
1798 /// let contents: i32 = x.into_inner();
1799 /// assert_eq!(contents, 0);
1800 /// ```
1801 #[lang = "unsafe_cell"]
1802 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1803 #[repr(transparent)]
1804 #[repr(no_niche)] // rust-lang/rust#68303.
1805 pub struct UnsafeCell<T: ?Sized> {
1806     value: T,
1807 }
1808
1809 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1810 impl<T: ?Sized> !Sync for UnsafeCell<T> {}
1811
1812 impl<T> UnsafeCell<T> {
1813     /// Constructs a new instance of `UnsafeCell` which will wrap the specified
1814     /// value.
1815     ///
1816     /// All access to the inner value through methods is `unsafe`.
1817     ///
1818     /// # Examples
1819     ///
1820     /// ```
1821     /// use std::cell::UnsafeCell;
1822     ///
1823     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1824     /// ```
1825     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1826     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafe_cell_new", since = "1.32.0")]
1827     #[inline(always)]
1828     pub const fn new(value: T) -> UnsafeCell<T> {
1829         UnsafeCell { value }
1830     }
1831
1832     /// Unwraps the value.
1833     ///
1834     /// # Examples
1835     ///
1836     /// ```
1837     /// use std::cell::UnsafeCell;
1838     ///
1839     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1840     ///
1841     /// let five = uc.into_inner();
1842     /// ```
1843     #[inline(always)]
1844     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1845     #[rustc_const_unstable(feature = "const_cell_into_inner", issue = "78729")]
1846     pub const fn into_inner(self) -> T {
1847         self.value
1848     }
1849 }
1850
1851 impl<T: ?Sized> UnsafeCell<T> {
1852     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1853     ///
1854     /// This can be cast to a pointer of any kind.
1855     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1856     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1857     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`
1858     ///
1859     /// # Examples
1860     ///
1861     /// ```
1862     /// use std::cell::UnsafeCell;
1863     ///
1864     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1865     ///
1866     /// let five = uc.get();
1867     /// ```
1868     #[inline(always)]
1869     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1870     #[rustc_const_stable(feature = "const_unsafecell_get", since = "1.32.0")]
1871     pub const fn get(&self) -> *mut T {
1872         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1873         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1874         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1875         self as *const UnsafeCell<T> as *const T as *mut T
1876     }
1877
1878     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
1879     ///
1880     /// This call borrows the `UnsafeCell` mutably (at compile-time) which
1881     /// guarantees that we possess the only reference.
1882     ///
1883     /// # Examples
1884     ///
1885     /// ```
1886     /// use std::cell::UnsafeCell;
1887     ///
1888     /// let mut c = UnsafeCell::new(5);
1889     /// *c.get_mut() += 1;
1890     ///
1891     /// assert_eq!(*c.get_mut(), 6);
1892     /// ```
1893     #[inline(always)]
1894     #[stable(feature = "unsafe_cell_get_mut", since = "1.50.0")]
1895     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1896         &mut self.value
1897     }
1898
1899     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1900     /// The difference to [`get`] is that this function accepts a raw pointer,
1901     /// which is useful to avoid the creation of temporary references.
1902     ///
1903     /// The result can be cast to a pointer of any kind.
1904     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1905     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1906     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`.
1907     ///
1908     /// [`get`]: UnsafeCell::get()
1909     ///
1910     /// # Examples
1911     ///
1912     /// Gradual initialization of an `UnsafeCell` requires `raw_get`, as
1913     /// calling `get` would require creating a reference to uninitialized data:
1914     ///
1915     /// ```
1916     /// #![feature(unsafe_cell_raw_get)]
1917     /// use std::cell::UnsafeCell;
1918     /// use std::mem::MaybeUninit;
1919     ///
1920     /// let m = MaybeUninit::<UnsafeCell<i32>>::uninit();
1921     /// unsafe { UnsafeCell::raw_get(m.as_ptr()).write(5); }
1922     /// let uc = unsafe { m.assume_init() };
1923     ///
1924     /// assert_eq!(uc.into_inner(), 5);
1925     /// ```
1926     #[inline(always)]
1927     #[unstable(feature = "unsafe_cell_raw_get", issue = "66358")]
1928     pub const fn raw_get(this: *const Self) -> *mut T {
1929         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1930         // #[repr(transparent)]. This exploits libstd's special status, there is
1931         // no guarantee for user code that this will work in future versions of the compiler!
1932         this as *const T as *mut T
1933     }
1934 }
1935
1936 #[stable(feature = "unsafe_cell_default", since = "1.10.0")]
1937 impl<T: Default> Default for UnsafeCell<T> {
1938     /// Creates an `UnsafeCell`, with the `Default` value for T.
1939     fn default() -> UnsafeCell<T> {
1940         UnsafeCell::new(Default::default())
1941     }
1942 }
1943
1944 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1945 impl<T> From<T> for UnsafeCell<T> {
1946     fn from(t: T) -> UnsafeCell<T> {
1947         UnsafeCell::new(t)
1948     }
1949 }
1950
1951 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1952 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<UnsafeCell<U>> for UnsafeCell<T> {}
1953
1954 #[allow(unused)]
1955 fn assert_coerce_unsized(a: UnsafeCell<&i32>, b: Cell<&i32>, c: RefCell<&i32>) {
1956     let _: UnsafeCell<&dyn Send> = a;
1957     let _: Cell<&dyn Send> = b;
1958     let _: RefCell<&dyn Send> = c;
1959 }