]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - library/core/src/mem/mod.rs
Make forget intrinsic safe
[rust.git] / library / core / src / mem / mod.rs
1 //! Basic functions for dealing with memory.
2 //!
3 //! This module contains functions for querying the size and alignment of
4 //! types, initializing and manipulating memory.
5
6 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
7
8 use crate::clone;
9 use crate::cmp;
10 use crate::fmt;
11 use crate::hash;
12 use crate::intrinsics;
13 use crate::marker::{Copy, DiscriminantKind, Sized};
14 use crate::ptr;
15
16 mod manually_drop;
17 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
18 pub use manually_drop::ManuallyDrop;
19
20 mod maybe_uninit;
21 #[stable(feature = "maybe_uninit", since = "1.36.0")]
22 pub use maybe_uninit::MaybeUninit;
23
24 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
25 #[doc(inline)]
26 pub use crate::intrinsics::transmute;
27
28 /// Takes ownership and "forgets" about the value **without running its destructor**.
29 ///
30 /// Any resources the value manages, such as heap memory or a file handle, will linger
31 /// forever in an unreachable state. However, it does not guarantee that pointers
32 /// to this memory will remain valid.
33 ///
34 /// * If you want to leak memory, see [`Box::leak`].
35 /// * If you want to obtain a raw pointer to the memory, see [`Box::into_raw`].
36 /// * If you want to dispose of a value properly, running its destructor, see
37 /// [`mem::drop`].
38 ///
39 /// # Safety
40 ///
41 /// `forget` is not marked as `unsafe`, because Rust's safety guarantees
42 /// do not include a guarantee that destructors will always run. For example,
43 /// a program can create a reference cycle using [`Rc`][rc], or call
44 /// [`process::exit`][exit] to exit without running destructors. Thus, allowing
45 /// `mem::forget` from safe code does not fundamentally change Rust's safety
46 /// guarantees.
47 ///
48 /// That said, leaking resources such as memory or I/O objects is usually undesirable.
49 /// The need comes up in some specialized use cases for FFI or unsafe code, but even
50 /// then, [`ManuallyDrop`] is typically preferred.
51 ///
52 /// Because forgetting a value is allowed, any `unsafe` code you write must
53 /// allow for this possibility. You cannot return a value and expect that the
54 /// caller will necessarily run the value's destructor.
55 ///
56 /// [rc]: ../../std/rc/struct.Rc.html
57 /// [exit]: ../../std/process/fn.exit.html
58 ///
59 /// # Examples
60 ///
61 /// The canonical safe use of `mem::forget` is to circumvent a value's destructor
62 /// implemented by the `Drop` trait. For example, this will leak a `File`, i.e. reclaim
63 /// the space taken by the variable but never close the underlying system resource:
64 ///
65 /// ```no_run
66 /// use std::mem;
67 /// use std::fs::File;
68 ///
69 /// let file = File::open("foo.txt").unwrap();
70 /// mem::forget(file);
71 /// ```
72 ///
73 /// This is useful when the ownership of the underlying resource was previously
74 /// transferred to code outside of Rust, for example by transmitting the raw
75 /// file descriptor to C code.
76 ///
77 /// # Relationship with `ManuallyDrop`
78 ///
79 /// While `mem::forget` can also be used to transfer *memory* ownership, doing so is error-prone.
80 /// [`ManuallyDrop`] should be used instead. Consider, for example, this code:
81 ///
82 /// ```
83 /// use std::mem;
84 ///
85 /// let mut v = vec![65, 122];
86 /// // Build a `String` using the contents of `v`
87 /// let s = unsafe { String::from_raw_parts(v.as_mut_ptr(), v.len(), v.capacity()) };
88 /// // leak `v` because its memory is now managed by `s`
89 /// mem::forget(v);  // ERROR - v is invalid and must not be passed to a function
90 /// assert_eq!(s, "Az");
91 /// // `s` is implicitly dropped and its memory deallocated.
92 /// ```
93 ///
94 /// There are two issues with the above example:
95 ///
96 /// * If more code were added between the construction of `String` and the invocation of
97 ///   `mem::forget()`, a panic within it would cause a double free because the same memory
98 ///   is handled by both `v` and `s`.
99 /// * After calling `v.as_mut_ptr()` and transmitting the ownership of the data to `s`,
100 ///   the `v` value is invalid. Even when a value is just moved to `mem::forget` (which won't
101 ///   inspect it), some types have strict requirements on their values that
102 ///   make them invalid when dangling or no longer owned. Using invalid values in any
103 ///   way, including passing them to or returning them from functions, constitutes
104 ///   undefined behavior and may break the assumptions made by the compiler.
105 ///
106 /// Switching to `ManuallyDrop` avoids both issues:
107 ///
108 /// ```
109 /// use std::mem::ManuallyDrop;
110 ///
111 /// let v = vec![65, 122];
112 /// // Before we disassemble `v` into its raw parts, make sure it
113 /// // does not get dropped!
114 /// let mut v = ManuallyDrop::new(v);
115 /// // Now disassemble `v`. These operations cannot panic, so there cannot be a leak.
116 /// let (ptr, len, cap) = (v.as_mut_ptr(), v.len(), v.capacity());
117 /// // Finally, build a `String`.
118 /// let s = unsafe { String::from_raw_parts(ptr, len, cap) };
119 /// assert_eq!(s, "Az");
120 /// // `s` is implicitly dropped and its memory deallocated.
121 /// ```
122 ///
123 /// `ManuallyDrop` robustly prevents double-free because we disable `v`'s destructor
124 /// before doing anything else. `mem::forget()` doesn't allow this because it consumes its
125 /// argument, forcing us to call it only after extracting anything we need from `v`. Even
126 /// if a panic were introduced between construction of `ManuallyDrop` and building the
127 /// string (which cannot happen in the code as shown), it would result in a leak and not a
128 /// double free. In other words, `ManuallyDrop` errs on the side of leaking instead of
129 /// erring on the side of (double-)dropping.
130 ///
131 /// Also, `ManuallyDrop` prevents us from having to "touch" `v` after transferring the
132 /// ownership to `s` — the final step of interacting with `v` to dispose of it without
133 /// running its destructor is entirely avoided.
134 ///
135 /// [`Box`]: ../../std/boxed/struct.Box.html
136 /// [`Box::leak`]: ../../std/boxed/struct.Box.html#method.leak
137 /// [`Box::into_raw`]: ../../std/boxed/struct.Box.html#method.into_raw
138 /// [`mem::drop`]: drop
139 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
140 #[inline]
141 #[rustc_const_stable(feature = "const_forget", since = "1.46.0")]
142 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
143 pub const fn forget<T>(t: T) {
144     let _ = ManuallyDrop::new(t);
145 }
146
147 /// Like [`forget`], but also accepts unsized values.
148 ///
149 /// This function is just a shim intended to be removed when the `unsized_locals` feature gets
150 /// stabilized.
151 #[inline]
152 #[unstable(feature = "forget_unsized", issue = "none")]
153 pub fn forget_unsized<T: ?Sized>(t: T) {
154     #[cfg(bootstrap)]
155     // SAFETY: the forget intrinsic could be safe, but there's no point in making it safe since
156     // we'll be implementing this function soon via `ManuallyDrop`
157     unsafe {
158         intrinsics::forget(t)
159     }
160     #[cfg(not(bootstrap))]
161     intrinsics::forget(t)
162 }
163
164 /// Returns the size of a type in bytes.
165 ///
166 /// More specifically, this is the offset in bytes between successive elements
167 /// in an array with that item type including alignment padding. Thus, for any
168 /// type `T` and length `n`, `[T; n]` has a size of `n * size_of::<T>()`.
169 ///
170 /// In general, the size of a type is not stable across compilations, but
171 /// specific types such as primitives are.
172 ///
173 /// The following table gives the size for primitives.
174 ///
175 /// Type | size_of::\<Type>()
176 /// ---- | ---------------
177 /// () | 0
178 /// bool | 1
179 /// u8 | 1
180 /// u16 | 2
181 /// u32 | 4
182 /// u64 | 8
183 /// u128 | 16
184 /// i8 | 1
185 /// i16 | 2
186 /// i32 | 4
187 /// i64 | 8
188 /// i128 | 16
189 /// f32 | 4
190 /// f64 | 8
191 /// char | 4
192 ///
193 /// Furthermore, `usize` and `isize` have the same size.
194 ///
195 /// The types `*const T`, `&T`, `Box<T>`, `Option<&T>`, and `Option<Box<T>>` all have
196 /// the same size. If `T` is Sized, all of those types have the same size as `usize`.
197 ///
198 /// The mutability of a pointer does not change its size. As such, `&T` and `&mut T`
199 /// have the same size. Likewise for `*const T` and `*mut T`.
200 ///
201 /// # Size of `#[repr(C)]` items
202 ///
203 /// The `C` representation for items has a defined layout. With this layout,
204 /// the size of items is also stable as long as all fields have a stable size.
205 ///
206 /// ## Size of Structs
207 ///
208 /// For `structs`, the size is determined by the following algorithm.
209 ///
210 /// For each field in the struct ordered by declaration order:
211 ///
212 /// 1. Add the size of the field.
213 /// 2. Round up the current size to the nearest multiple of the next field's [alignment].
214 ///
215 /// Finally, round the size of the struct to the nearest multiple of its [alignment].
216 /// The alignment of the struct is usually the largest alignment of all its
217 /// fields; this can be changed with the use of `repr(align(N))`.
218 ///
219 /// Unlike `C`, zero sized structs are not rounded up to one byte in size.
220 ///
221 /// ## Size of Enums
222 ///
223 /// Enums that carry no data other than the discriminant have the same size as C enums
224 /// on the platform they are compiled for.
225 ///
226 /// ## Size of Unions
227 ///
228 /// The size of a union is the size of its largest field.
229 ///
230 /// Unlike `C`, zero sized unions are not rounded up to one byte in size.
231 ///
232 /// # Examples
233 ///
234 /// ```
235 /// use std::mem;
236 ///
237 /// // Some primitives
238 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<i32>());
239 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<f64>());
240 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<()>());
241 ///
242 /// // Some arrays
243 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<[i32; 2]>());
244 /// assert_eq!(12, mem::size_of::<[i32; 3]>());
245 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<[i32; 0]>());
246 ///
247 ///
248 /// // Pointer size equality
249 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<*const i32>());
250 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Box<i32>>());
251 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Option<&i32>>());
252 /// assert_eq!(mem::size_of::<Box<i32>>(), mem::size_of::<Option<Box<i32>>>());
253 /// ```
254 ///
255 /// Using `#[repr(C)]`.
256 ///
257 /// ```
258 /// use std::mem;
259 ///
260 /// #[repr(C)]
261 /// struct FieldStruct {
262 ///     first: u8,
263 ///     second: u16,
264 ///     third: u8
265 /// }
266 ///
267 /// // The size of the first field is 1, so add 1 to the size. Size is 1.
268 /// // The alignment of the second field is 2, so add 1 to the size for padding. Size is 2.
269 /// // The size of the second field is 2, so add 2 to the size. Size is 4.
270 /// // The alignment of the third field is 1, so add 0 to the size for padding. Size is 4.
271 /// // The size of the third field is 1, so add 1 to the size. Size is 5.
272 /// // Finally, the alignment of the struct is 2 (because the largest alignment amongst its
273 /// // fields is 2), so add 1 to the size for padding. Size is 6.
274 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<FieldStruct>());
275 ///
276 /// #[repr(C)]
277 /// struct TupleStruct(u8, u16, u8);
278 ///
279 /// // Tuple structs follow the same rules.
280 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<TupleStruct>());
281 ///
282 /// // Note that reordering the fields can lower the size. We can remove both padding bytes
283 /// // by putting `third` before `second`.
284 /// #[repr(C)]
285 /// struct FieldStructOptimized {
286 ///     first: u8,
287 ///     third: u8,
288 ///     second: u16
289 /// }
290 ///
291 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<FieldStructOptimized>());
292 ///
293 /// // Union size is the size of the largest field.
294 /// #[repr(C)]
295 /// union ExampleUnion {
296 ///     smaller: u8,
297 ///     larger: u16
298 /// }
299 ///
300 /// assert_eq!(2, mem::size_of::<ExampleUnion>());
301 /// ```
302 ///
303 /// [alignment]: align_of
304 #[inline(always)]
305 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
306 #[rustc_promotable]
307 #[rustc_const_stable(feature = "const_size_of", since = "1.32.0")]
308 pub const fn size_of<T>() -> usize {
309     intrinsics::size_of::<T>()
310 }
311
312 /// Returns the size of the pointed-to value in bytes.
313 ///
314 /// This is usually the same as `size_of::<T>()`. However, when `T` *has* no
315 /// statically-known size, e.g., a slice [`[T]`][slice] or a [trait object],
316 /// then `size_of_val` can be used to get the dynamically-known size.
317 ///
318 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
319 /// [trait object]: ../../book/ch17-02-trait-objects.html
320 ///
321 /// # Examples
322 ///
323 /// ```
324 /// use std::mem;
325 ///
326 /// assert_eq!(4, mem::size_of_val(&5i32));
327 ///
328 /// let x: [u8; 13] = [0; 13];
329 /// let y: &[u8] = &x;
330 /// assert_eq!(13, mem::size_of_val(y));
331 /// ```
332 #[inline]
333 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
334 #[rustc_const_unstable(feature = "const_size_of_val", issue = "46571")]
335 pub const fn size_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
336     intrinsics::size_of_val(val)
337 }
338
339 /// Returns the size of the pointed-to value in bytes.
340 ///
341 /// This is usually the same as `size_of::<T>()`. However, when `T` *has* no
342 /// statically-known size, e.g., a slice [`[T]`][slice] or a [trait object],
343 /// then `size_of_val_raw` can be used to get the dynamically-known size.
344 ///
345 /// # Safety
346 ///
347 /// This function is only safe to call if the following conditions hold:
348 ///
349 /// - If `T` is `Sized`, this function is always safe to call.
350 /// - If the unsized tail of `T` is:
351 ///     - a [slice], then the length of the slice tail must be an initialized
352 ///       integer, and the size of the *entire value*
353 ///       (dynamic tail length + statically sized prefix) must fit in `isize`.
354 ///     - a [trait object], then the vtable part of the pointer must point
355 ///       to a valid vtable acquired by an unsizing coercion, and the size
356 ///       of the *entire value* (dynamic tail length + statically sized prefix)
357 ///       must fit in `isize`.
358 ///     - an (unstable) [extern type], then this function is always safe to
359 ///       call, but may panic or otherwise return the wrong value, as the
360 ///       extern type's layout is not known. This is the same behavior as
361 ///       [`size_of_val`] on a reference to a type with an extern type tail.
362 ///     - otherwise, it is conservatively not allowed to call this function.
363 ///
364 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
365 /// [trait object]: ../../book/ch17-02-trait-objects.html
366 /// [extern type]: ../../unstable-book/language-features/extern-types.html
367 ///
368 /// # Examples
369 ///
370 /// ```
371 /// #![feature(layout_for_ptr)]
372 /// use std::mem;
373 ///
374 /// assert_eq!(4, mem::size_of_val(&5i32));
375 ///
376 /// let x: [u8; 13] = [0; 13];
377 /// let y: &[u8] = &x;
378 /// assert_eq!(13, unsafe { mem::size_of_val_raw(y) });
379 /// ```
380 #[inline]
381 #[unstable(feature = "layout_for_ptr", issue = "69835")]
382 pub unsafe fn size_of_val_raw<T: ?Sized>(val: *const T) -> usize {
383     intrinsics::size_of_val(val)
384 }
385
386 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
387 ///
388 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
389 ///
390 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
391 ///
392 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
393 ///
394 /// # Examples
395 ///
396 /// ```
397 /// # #![allow(deprecated)]
398 /// use std::mem;
399 ///
400 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of::<i32>());
401 /// ```
402 #[inline]
403 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
404 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of` instead", since = "1.2.0")]
405 pub fn min_align_of<T>() -> usize {
406     intrinsics::min_align_of::<T>()
407 }
408
409 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
410 ///
411 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
412 ///
413 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
414 ///
415 /// # Examples
416 ///
417 /// ```
418 /// # #![allow(deprecated)]
419 /// use std::mem;
420 ///
421 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of_val(&5i32));
422 /// ```
423 #[inline]
424 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
425 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of_val` instead", since = "1.2.0")]
426 pub fn min_align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
427     intrinsics::min_align_of_val(val)
428 }
429
430 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
431 ///
432 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
433 ///
434 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
435 ///
436 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
437 ///
438 /// # Examples
439 ///
440 /// ```
441 /// use std::mem;
442 ///
443 /// assert_eq!(4, mem::align_of::<i32>());
444 /// ```
445 #[inline(always)]
446 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
447 #[rustc_promotable]
448 #[rustc_const_stable(feature = "const_align_of", since = "1.32.0")]
449 pub const fn align_of<T>() -> usize {
450     intrinsics::min_align_of::<T>()
451 }
452
453 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
454 ///
455 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
456 ///
457 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
458 ///
459 /// # Examples
460 ///
461 /// ```
462 /// use std::mem;
463 ///
464 /// assert_eq!(4, mem::align_of_val(&5i32));
465 /// ```
466 #[inline]
467 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
468 #[rustc_const_unstable(feature = "const_align_of_val", issue = "46571")]
469 #[allow(deprecated)]
470 pub const fn align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
471     intrinsics::min_align_of_val(val)
472 }
473
474 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
475 ///
476 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
477 ///
478 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
479 ///
480 /// # Safety
481 ///
482 /// This function is only safe to call if the following conditions hold:
483 ///
484 /// - If `T` is `Sized`, this function is always safe to call.
485 /// - If the unsized tail of `T` is:
486 ///     - a [slice], then the length of the slice tail must be an initialized
487 ///       integer, and the size of the *entire value*
488 ///       (dynamic tail length + statically sized prefix) must fit in `isize`.
489 ///     - a [trait object], then the vtable part of the pointer must point
490 ///       to a valid vtable acquired by an unsizing coercion, and the size
491 ///       of the *entire value* (dynamic tail length + statically sized prefix)
492 ///       must fit in `isize`.
493 ///     - an (unstable) [extern type], then this function is always safe to
494 ///       call, but may panic or otherwise return the wrong value, as the
495 ///       extern type's layout is not known. This is the same behavior as
496 ///       [`align_of_val`] on a reference to a type with an extern type tail.
497 ///     - otherwise, it is conservatively not allowed to call this function.
498 ///
499 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
500 /// [trait object]: ../../book/ch17-02-trait-objects.html
501 /// [extern type]: ../../unstable-book/language-features/extern-types.html
502 ///
503 /// # Examples
504 ///
505 /// ```
506 /// #![feature(layout_for_ptr)]
507 /// use std::mem;
508 ///
509 /// assert_eq!(4, unsafe { mem::align_of_val_raw(&5i32) });
510 /// ```
511 #[inline]
512 #[unstable(feature = "layout_for_ptr", issue = "69835")]
513 pub unsafe fn align_of_val_raw<T: ?Sized>(val: *const T) -> usize {
514     intrinsics::min_align_of_val(val)
515 }
516
517 /// Returns `true` if dropping values of type `T` matters.
518 ///
519 /// This is purely an optimization hint, and may be implemented conservatively:
520 /// it may return `true` for types that don't actually need to be dropped.
521 /// As such always returning `true` would be a valid implementation of
522 /// this function. However if this function actually returns `false`, then you
523 /// can be certain dropping `T` has no side effect.
524 ///
525 /// Low level implementations of things like collections, which need to manually
526 /// drop their data, should use this function to avoid unnecessarily
527 /// trying to drop all their contents when they are destroyed. This might not
528 /// make a difference in release builds (where a loop that has no side-effects
529 /// is easily detected and eliminated), but is often a big win for debug builds.
530 ///
531 /// Note that [`drop_in_place`] already performs this check, so if your workload
532 /// can be reduced to some small number of [`drop_in_place`] calls, using this is
533 /// unnecessary. In particular note that you can [`drop_in_place`] a slice, and that
534 /// will do a single needs_drop check for all the values.
535 ///
536 /// Types like Vec therefore just `drop_in_place(&mut self[..])` without using
537 /// `needs_drop` explicitly. Types like [`HashMap`], on the other hand, have to drop
538 /// values one at a time and should use this API.
539 ///
540 /// [`drop_in_place`]: crate::ptr::drop_in_place
541 /// [`HashMap`]: ../../std/collections/struct.HashMap.html
542 ///
543 /// # Examples
544 ///
545 /// Here's an example of how a collection might make use of `needs_drop`:
546 ///
547 /// ```
548 /// use std::{mem, ptr};
549 ///
550 /// pub struct MyCollection<T> {
551 /// #   data: [T; 1],
552 ///     /* ... */
553 /// }
554 /// # impl<T> MyCollection<T> {
555 /// #   fn iter_mut(&mut self) -> &mut [T] { &mut self.data }
556 /// #   fn free_buffer(&mut self) {}
557 /// # }
558 ///
559 /// impl<T> Drop for MyCollection<T> {
560 ///     fn drop(&mut self) {
561 ///         unsafe {
562 ///             // drop the data
563 ///             if mem::needs_drop::<T>() {
564 ///                 for x in self.iter_mut() {
565 ///                     ptr::drop_in_place(x);
566 ///                 }
567 ///             }
568 ///             self.free_buffer();
569 ///         }
570 ///     }
571 /// }
572 /// ```
573 #[inline]
574 #[stable(feature = "needs_drop", since = "1.21.0")]
575 #[rustc_const_stable(feature = "const_needs_drop", since = "1.36.0")]
576 #[rustc_diagnostic_item = "needs_drop"]
577 pub const fn needs_drop<T>() -> bool {
578     intrinsics::needs_drop::<T>()
579 }
580
581 /// Returns the value of type `T` represented by the all-zero byte-pattern.
582 ///
583 /// This means that, for example, the padding byte in `(u8, u16)` is not
584 /// necessarily zeroed.
585 ///
586 /// There is no guarantee that an all-zero byte-pattern represents a valid value
587 /// of some type `T`. For example, the all-zero byte-pattern is not a valid value
588 /// for reference types (`&T`, `&mut T`) and functions pointers. Using `zeroed`
589 /// on such types causes immediate [undefined behavior][ub] because [the Rust
590 /// compiler assumes][inv] that there always is a valid value in a variable it
591 /// considers initialized.
592 ///
593 /// This has the same effect as [`MaybeUninit::zeroed().assume_init()`][zeroed].
594 /// It is useful for FFI sometimes, but should generally be avoided.
595 ///
596 /// [zeroed]: MaybeUninit::zeroed
597 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
598 /// [inv]: MaybeUninit#initialization-invariant
599 ///
600 /// # Examples
601 ///
602 /// Correct usage of this function: initializing an integer with zero.
603 ///
604 /// ```
605 /// use std::mem;
606 ///
607 /// let x: i32 = unsafe { mem::zeroed() };
608 /// assert_eq!(0, x);
609 /// ```
610 ///
611 /// *Incorrect* usage of this function: initializing a reference with zero.
612 ///
613 /// ```rust,no_run
614 /// # #![allow(invalid_value)]
615 /// use std::mem;
616 ///
617 /// let _x: &i32 = unsafe { mem::zeroed() }; // Undefined behavior!
618 /// let _y: fn() = unsafe { mem::zeroed() }; // And again!
619 /// ```
620 #[inline(always)]
621 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
622 #[allow(deprecated_in_future)]
623 #[allow(deprecated)]
624 #[rustc_diagnostic_item = "mem_zeroed"]
625 pub unsafe fn zeroed<T>() -> T {
626     // SAFETY: the caller must guarantee that an all-zero value is valid for `T`.
627     unsafe {
628         intrinsics::assert_zero_valid::<T>();
629         MaybeUninit::zeroed().assume_init()
630     }
631 }
632
633 /// Bypasses Rust's normal memory-initialization checks by pretending to
634 /// produce a value of type `T`, while doing nothing at all.
635 ///
636 /// **This function is deprecated.** Use [`MaybeUninit<T>`] instead.
637 ///
638 /// The reason for deprecation is that the function basically cannot be used
639 /// correctly: it has the same effect as [`MaybeUninit::uninit().assume_init()`][uninit].
640 /// As the [`assume_init` documentation][assume_init] explains,
641 /// [the Rust compiler assumes][inv] that values are properly initialized.
642 /// As a consequence, calling e.g. `mem::uninitialized::<bool>()` causes immediate
643 /// undefined behavior for returning a `bool` that is not definitely either `true`
644 /// or `false`. Worse, truly uninitialized memory like what gets returned here
645 /// is special in that the compiler knows that it does not have a fixed value.
646 /// This makes it undefined behavior to have uninitialized data in a variable even
647 /// if that variable has an integer type.
648 /// (Notice that the rules around uninitialized integers are not finalized yet, but
649 /// until they are, it is advisable to avoid them.)
650 ///
651 /// [`MaybeUninit<T>`]: MaybeUninit
652 /// [uninit]: MaybeUninit::uninit
653 /// [assume_init]: MaybeUninit::assume_init
654 /// [inv]: MaybeUninit#initialization-invariant
655 #[inline(always)]
656 #[rustc_deprecated(since = "1.39.0", reason = "use `mem::MaybeUninit` instead")]
657 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
658 #[allow(deprecated_in_future)]
659 #[allow(deprecated)]
660 #[rustc_diagnostic_item = "mem_uninitialized"]
661 pub unsafe fn uninitialized<T>() -> T {
662     // SAFETY: the caller must guarantee that an unitialized value is valid for `T`.
663     unsafe {
664         intrinsics::assert_uninit_valid::<T>();
665         MaybeUninit::uninit().assume_init()
666     }
667 }
668
669 /// Swaps the values at two mutable locations, without deinitializing either one.
670 ///
671 /// * If you want to swap with a default or dummy value, see [`take`].
672 /// * If you want to swap with a passed value, returning the old value, see [`replace`].
673 ///
674 /// # Examples
675 ///
676 /// ```
677 /// use std::mem;
678 ///
679 /// let mut x = 5;
680 /// let mut y = 42;
681 ///
682 /// mem::swap(&mut x, &mut y);
683 ///
684 /// assert_eq!(42, x);
685 /// assert_eq!(5, y);
686 /// ```
687 #[inline]
688 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
689 pub fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) {
690     // SAFETY: the raw pointers have been created from safe mutable references satisfying all the
691     // constraints on `ptr::swap_nonoverlapping_one`
692     unsafe {
693         ptr::swap_nonoverlapping_one(x, y);
694     }
695 }
696
697 /// Replaces `dest` with the default value of `T`, returning the previous `dest` value.
698 ///
699 /// * If you want to replace the values of two variables, see [`swap`].
700 /// * If you want to replace with a passed value instead of the default value, see [`replace`].
701 ///
702 /// # Examples
703 ///
704 /// A simple example:
705 ///
706 /// ```
707 /// use std::mem;
708 ///
709 /// let mut v: Vec<i32> = vec![1, 2];
710 ///
711 /// let old_v = mem::take(&mut v);
712 /// assert_eq!(vec![1, 2], old_v);
713 /// assert!(v.is_empty());
714 /// ```
715 ///
716 /// `take` allows taking ownership of a struct field by replacing it with an "empty" value.
717 /// Without `take` you can run into issues like these:
718 ///
719 /// ```compile_fail,E0507
720 /// struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
721 ///
722 /// impl<T> Buffer<T> {
723 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
724 ///         // error: cannot move out of dereference of `&mut`-pointer
725 ///         let buf = self.buf;
726 ///         self.buf = Vec::new();
727 ///         buf
728 ///     }
729 /// }
730 /// ```
731 ///
732 /// Note that `T` does not necessarily implement [`Clone`], so it can't even clone and reset
733 /// `self.buf`. But `take` can be used to disassociate the original value of `self.buf` from
734 /// `self`, allowing it to be returned:
735 ///
736 /// ```
737 /// use std::mem;
738 ///
739 /// # struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
740 /// impl<T> Buffer<T> {
741 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
742 ///         mem::take(&mut self.buf)
743 ///     }
744 /// }
745 ///
746 /// let mut buffer = Buffer { buf: vec![0, 1] };
747 /// assert_eq!(buffer.buf.len(), 2);
748 ///
749 /// assert_eq!(buffer.get_and_reset(), vec![0, 1]);
750 /// assert_eq!(buffer.buf.len(), 0);
751 /// ```
752 #[inline]
753 #[stable(feature = "mem_take", since = "1.40.0")]
754 pub fn take<T: Default>(dest: &mut T) -> T {
755     replace(dest, T::default())
756 }
757
758 /// Moves `src` into the referenced `dest`, returning the previous `dest` value.
759 ///
760 /// Neither value is dropped.
761 ///
762 /// * If you want to replace the values of two variables, see [`swap`].
763 /// * If you want to replace with a default value, see [`take`].
764 ///
765 /// # Examples
766 ///
767 /// A simple example:
768 ///
769 /// ```
770 /// use std::mem;
771 ///
772 /// let mut v: Vec<i32> = vec![1, 2];
773 ///
774 /// let old_v = mem::replace(&mut v, vec![3, 4, 5]);
775 /// assert_eq!(vec![1, 2], old_v);
776 /// assert_eq!(vec![3, 4, 5], v);
777 /// ```
778 ///
779 /// `replace` allows consumption of a struct field by replacing it with another value.
780 /// Without `replace` you can run into issues like these:
781 ///
782 /// ```compile_fail,E0507
783 /// struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
784 ///
785 /// impl<T> Buffer<T> {
786 ///     fn replace_index(&mut self, i: usize, v: T) -> T {
787 ///         // error: cannot move out of dereference of `&mut`-pointer
788 ///         let t = self.buf[i];
789 ///         self.buf[i] = v;
790 ///         t
791 ///     }
792 /// }
793 /// ```
794 ///
795 /// Note that `T` does not necessarily implement [`Clone`], so we can't even clone `self.buf[i]` to
796 /// avoid the move. But `replace` can be used to disassociate the original value at that index from
797 /// `self`, allowing it to be returned:
798 ///
799 /// ```
800 /// # #![allow(dead_code)]
801 /// use std::mem;
802 ///
803 /// # struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
804 /// impl<T> Buffer<T> {
805 ///     fn replace_index(&mut self, i: usize, v: T) -> T {
806 ///         mem::replace(&mut self.buf[i], v)
807 ///     }
808 /// }
809 ///
810 /// let mut buffer = Buffer { buf: vec![0, 1] };
811 /// assert_eq!(buffer.buf[0], 0);
812 ///
813 /// assert_eq!(buffer.replace_index(0, 2), 0);
814 /// assert_eq!(buffer.buf[0], 2);
815 /// ```
816 #[inline]
817 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
818 #[must_use = "if you don't need the old value, you can just assign the new value directly"]
819 pub fn replace<T>(dest: &mut T, mut src: T) -> T {
820     swap(dest, &mut src);
821     src
822 }
823
824 /// Disposes of a value.
825 ///
826 /// This does so by calling the argument's implementation of [`Drop`][drop].
827 ///
828 /// This effectively does nothing for types which implement `Copy`, e.g.
829 /// integers. Such values are copied and _then_ moved into the function, so the
830 /// value persists after this function call.
831 ///
832 /// This function is not magic; it is literally defined as
833 ///
834 /// ```
835 /// pub fn drop<T>(_x: T) { }
836 /// ```
837 ///
838 /// Because `_x` is moved into the function, it is automatically dropped before
839 /// the function returns.
840 ///
841 /// [drop]: Drop
842 ///
843 /// # Examples
844 ///
845 /// Basic usage:
846 ///
847 /// ```
848 /// let v = vec![1, 2, 3];
849 ///
850 /// drop(v); // explicitly drop the vector
851 /// ```
852 ///
853 /// Since [`RefCell`] enforces the borrow rules at runtime, `drop` can
854 /// release a [`RefCell`] borrow:
855 ///
856 /// ```
857 /// use std::cell::RefCell;
858 ///
859 /// let x = RefCell::new(1);
860 ///
861 /// let mut mutable_borrow = x.borrow_mut();
862 /// *mutable_borrow = 1;
863 ///
864 /// drop(mutable_borrow); // relinquish the mutable borrow on this slot
865 ///
866 /// let borrow = x.borrow();
867 /// println!("{}", *borrow);
868 /// ```
869 ///
870 /// Integers and other types implementing [`Copy`] are unaffected by `drop`.
871 ///
872 /// ```
873 /// #[derive(Copy, Clone)]
874 /// struct Foo(u8);
875 ///
876 /// let x = 1;
877 /// let y = Foo(2);
878 /// drop(x); // a copy of `x` is moved and dropped
879 /// drop(y); // a copy of `y` is moved and dropped
880 ///
881 /// println!("x: {}, y: {}", x, y.0); // still available
882 /// ```
883 ///
884 /// [`RefCell`]: crate::cell::RefCell
885 #[inline]
886 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
887 pub fn drop<T>(_x: T) {}
888
889 /// Interprets `src` as having type `&U`, and then reads `src` without moving
890 /// the contained value.
891 ///
892 /// This function will unsafely assume the pointer `src` is valid for [`size_of::<U>`][size_of]
893 /// bytes by transmuting `&T` to `&U` and then reading the `&U` (except that this is done in a way
894 /// that is correct even when `&U` makes stricter alignment requirements than `&T`). It will also
895 /// unsafely create a copy of the contained value instead of moving out of `src`.
896 ///
897 /// It is not a compile-time error if `T` and `U` have different sizes, but it
898 /// is highly encouraged to only invoke this function where `T` and `U` have the
899 /// same size. This function triggers [undefined behavior][ub] if `U` is larger than
900 /// `T`.
901 ///
902 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
903 ///
904 /// # Examples
905 ///
906 /// ```
907 /// use std::mem;
908 ///
909 /// #[repr(packed)]
910 /// struct Foo {
911 ///     bar: u8,
912 /// }
913 ///
914 /// let foo_array = [10u8];
915 ///
916 /// unsafe {
917 ///     // Copy the data from 'foo_array' and treat it as a 'Foo'
918 ///     let mut foo_struct: Foo = mem::transmute_copy(&foo_array);
919 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 10);
920 ///
921 ///     // Modify the copied data
922 ///     foo_struct.bar = 20;
923 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 20);
924 /// }
925 ///
926 /// // The contents of 'foo_array' should not have changed
927 /// assert_eq!(foo_array, [10]);
928 /// ```
929 #[inline]
930 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
931 pub unsafe fn transmute_copy<T, U>(src: &T) -> U {
932     // If U has a higher alignment requirement, src may not be suitably aligned.
933     if align_of::<U>() > align_of::<T>() {
934         // SAFETY: `src` is a reference which is guaranteed to be valid for reads.
935         // The caller must guarantee that the actual transmutation is safe.
936         unsafe { ptr::read_unaligned(src as *const T as *const U) }
937     } else {
938         // SAFETY: `src` is a reference which is guaranteed to be valid for reads.
939         // We just checked that `src as *const U` was properly aligned.
940         // The caller must guarantee that the actual transmutation is safe.
941         unsafe { ptr::read(src as *const T as *const U) }
942     }
943 }
944
945 /// Opaque type representing the discriminant of an enum.
946 ///
947 /// See the [`discriminant`] function in this module for more information.
948 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
949 pub struct Discriminant<T>(<T as DiscriminantKind>::Discriminant);
950
951 // N.B. These trait implementations cannot be derived because we don't want any bounds on T.
952
953 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
954 impl<T> Copy for Discriminant<T> {}
955
956 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
957 impl<T> clone::Clone for Discriminant<T> {
958     fn clone(&self) -> Self {
959         *self
960     }
961 }
962
963 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
964 impl<T> cmp::PartialEq for Discriminant<T> {
965     fn eq(&self, rhs: &Self) -> bool {
966         self.0 == rhs.0
967     }
968 }
969
970 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
971 impl<T> cmp::Eq for Discriminant<T> {}
972
973 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
974 impl<T> hash::Hash for Discriminant<T> {
975     fn hash<H: hash::Hasher>(&self, state: &mut H) {
976         self.0.hash(state);
977     }
978 }
979
980 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
981 impl<T> fmt::Debug for Discriminant<T> {
982     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
983         fmt.debug_tuple("Discriminant").field(&self.0).finish()
984     }
985 }
986
987 /// Returns a value uniquely identifying the enum variant in `v`.
988 ///
989 /// If `T` is not an enum, calling this function will not result in undefined behavior, but the
990 /// return value is unspecified.
991 ///
992 /// # Stability
993 ///
994 /// The discriminant of an enum variant may change if the enum definition changes. A discriminant
995 /// of some variant will not change between compilations with the same compiler.
996 ///
997 /// # Examples
998 ///
999 /// This can be used to compare enums that carry data, while disregarding
1000 /// the actual data:
1001 ///
1002 /// ```
1003 /// use std::mem;
1004 ///
1005 /// enum Foo { A(&'static str), B(i32), C(i32) }
1006 ///
1007 /// assert_eq!(mem::discriminant(&Foo::A("bar")), mem::discriminant(&Foo::A("baz")));
1008 /// assert_eq!(mem::discriminant(&Foo::B(1)), mem::discriminant(&Foo::B(2)));
1009 /// assert_ne!(mem::discriminant(&Foo::B(3)), mem::discriminant(&Foo::C(3)));
1010 /// ```
1011 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
1012 #[rustc_const_unstable(feature = "const_discriminant", issue = "69821")]
1013 pub const fn discriminant<T>(v: &T) -> Discriminant<T> {
1014     Discriminant(intrinsics::discriminant_value(v))
1015 }
1016
1017 /// Returns the number of variants in the enum type `T`.
1018 ///
1019 /// If `T` is not an enum, calling this function will not result in undefined behavior, but the
1020 /// return value is unspecified. Equally, if `T` is an enum with more variants than `usize::MAX`
1021 /// the return value is unspecified. Uninhabited variants will be counted.
1022 ///
1023 /// # Examples
1024 ///
1025 /// ```
1026 /// # #![feature(never_type)]
1027 /// # #![feature(variant_count)]
1028 ///
1029 /// use std::mem;
1030 ///
1031 /// enum Void {}
1032 /// enum Foo { A(&'static str), B(i32), C(i32) }
1033 ///
1034 /// assert_eq!(mem::variant_count::<Void>(), 0);
1035 /// assert_eq!(mem::variant_count::<Foo>(), 3);
1036 ///
1037 /// assert_eq!(mem::variant_count::<Option<!>>(), 2);
1038 /// assert_eq!(mem::variant_count::<Result<!, !>>(), 2);
1039 /// ```
1040 #[inline(always)]
1041 #[unstable(feature = "variant_count", issue = "73662")]
1042 #[rustc_const_unstable(feature = "variant_count", issue = "73662")]
1043 pub const fn variant_count<T>() -> usize {
1044     intrinsics::variant_count::<T>()
1045 }