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Refine [Arc/Rc]::from_raw() docs
[rust.git] / src / liballoc / rc.rs
1 //! Single-threaded reference-counting pointers. 'Rc' stands for 'Reference
2 //! Counted'.
3 //!
4 //! The type [`Rc<T>`][`Rc`] provides shared ownership of a value of type `T`,
5 //! allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on [`Rc`] produces a new
6 //! pointer to the same allocation in the heap. When the last [`Rc`] pointer to a
7 //! given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
8 //! referred to as "inner value") is also dropped.
9 //!
10 //! Shared references in Rust disallow mutation by default, and [`Rc`]
11 //! is no exception: you cannot generally obtain a mutable reference to
12 //! something inside an [`Rc`]. If you need mutability, put a [`Cell`]
13 //! or [`RefCell`] inside the [`Rc`]; see [an example of mutability
14 //! inside an Rc][mutability].
15 //!
16 //! [`Rc`] uses non-atomic reference counting. This means that overhead is very
17 //! low, but an [`Rc`] cannot be sent between threads, and consequently [`Rc`]
18 //! does not implement [`Send`][send]. As a result, the Rust compiler
19 //! will check *at compile time* that you are not sending [`Rc`]s between
20 //! threads. If you need multi-threaded, atomic reference counting, use
21 //! [`sync::Arc`][arc].
22 //!
23 //! The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
24 //! [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
25 //! to an [`Rc`], but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
26 //! already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
27 //! inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
28 //! (the backing store for the inner value) alive.
29 //!
30 //! A cycle between [`Rc`] pointers will never be deallocated. For this reason,
31 //! [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have strong
32 //! [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and [`Weak`] pointers from
33 //! children back to their parents.
34 //!
35 //! `Rc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`] trait),
36 //! so you can call `T`'s methods on a value of type [`Rc<T>`][`Rc`]. To avoid name
37 //! clashes with `T`'s methods, the methods of [`Rc<T>`][`Rc`] itself are associated
38 //! functions, called using function-like syntax:
39 //!
40 //! ```
41 //! use std::rc::Rc;
42 //! let my_rc = Rc::new(());
43 //!
44 //! Rc::downgrade(&my_rc);
45 //! ```
46 //!
47 //! [`Weak<T>`][`Weak`] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
48 //! already been dropped.
49 //!
50 //! # Cloning references
51 //!
52 //! Creating a new reference to the same allocation as an existing reference counted pointer
53 //! is done using the `Clone` trait implemented for [`Rc<T>`][`Rc`] and [`Weak<T>`][`Weak`].
54 //!
55 //! ```
56 //! use std::rc::Rc;
57 //! let foo = Rc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
58 //! // The two syntaxes below are equivalent.
59 //! let a = foo.clone();
60 //! let b = Rc::clone(&foo);
61 //! // a and b both point to the same memory location as foo.
62 //! ```
63 //!
64 //! The `Rc::clone(&from)` syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
65 //! the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
66 //! this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
67 //!
68 //! # Examples
69 //!
70 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
71 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
72 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
73 //! `Owner`. [`Rc`] allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
74 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
75 //!
76 //! ```
77 //! use std::rc::Rc;
78 //!
79 //! struct Owner {
80 //!     name: String,
81 //!     // ...other fields
82 //! }
83 //!
84 //! struct Gadget {
85 //!     id: i32,
86 //!     owner: Rc<Owner>,
87 //!     // ...other fields
88 //! }
89 //!
90 //! fn main() {
91 //!     // Create a reference-counted `Owner`.
92 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
93 //!         Owner {
94 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
95 //!         }
96 //!     );
97 //!
98 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`. Cloning the `Rc<Owner>`
99 //!     // gives us a new pointer to the same `Owner` allocation, incrementing
100 //!     // the reference count in the process.
101 //!     let gadget1 = Gadget {
102 //!         id: 1,
103 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
104 //!     };
105 //!     let gadget2 = Gadget {
106 //!         id: 2,
107 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
108 //!     };
109 //!
110 //!     // Dispose of our local variable `gadget_owner`.
111 //!     drop(gadget_owner);
112 //!
113 //!     // Despite dropping `gadget_owner`, we're still able to print out the name
114 //!     // of the `Owner` of the `Gadget`s. This is because we've only dropped a
115 //!     // single `Rc<Owner>`, not the `Owner` it points to. As long as there are
116 //!     // other `Rc<Owner>` pointing at the same `Owner` allocation, it will remain
117 //!     // live. The field projection `gadget1.owner.name` works because
118 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
119 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
120 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
121 //!
122 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
123 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
124 //!     // gets destroyed as well.
125 //! }
126 //! ```
127 //!
128 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
129 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
130 //! to `Gadget` introduces a cycle. This means that their
131 //! reference counts can never reach 0, and the allocation will never be destroyed:
132 //! a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
133 //! pointers.
134 //!
135 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
136 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
137 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
138 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
139 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
140 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
141 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
142 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
143 //!
144 //! ```
145 //! use std::rc::Rc;
146 //! use std::rc::Weak;
147 //! use std::cell::RefCell;
148 //!
149 //! struct Owner {
150 //!     name: String,
151 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
152 //!     // ...other fields
153 //! }
154 //!
155 //! struct Gadget {
156 //!     id: i32,
157 //!     owner: Rc<Owner>,
158 //!     // ...other fields
159 //! }
160 //!
161 //! fn main() {
162 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
163 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
164 //!     // a shared reference.
165 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
166 //!         Owner {
167 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
168 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
169 //!         }
170 //!     );
171 //!
172 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
173 //!     let gadget1 = Rc::new(
174 //!         Gadget {
175 //!             id: 1,
176 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
177 //!         }
178 //!     );
179 //!     let gadget2 = Rc::new(
180 //!         Gadget {
181 //!             id: 2,
182 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
183 //!         }
184 //!     );
185 //!
186 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
187 //!     {
188 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
189 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
190 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
191 //!
192 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
193 //!     }
194 //!
195 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
196 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
197 //!
198 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
199 //!         // guarantee the allocation still exists, we need to call
200 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
201 //!         //
202 //!         // In this case we know the allocation still exists, so we simply
203 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
204 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
205 //!
206 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
207 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
208 //!     }
209 //!
210 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
211 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
212 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
213 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
214 //! }
215 //! ```
216 //!
217 //! [`Rc`]: struct.Rc.html
218 //! [`Weak`]: struct.Weak.html
219 //! [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
220 //! [`Cell`]: ../../std/cell/struct.Cell.html
221 //! [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
222 //! [send]: ../../std/marker/trait.Send.html
223 //! [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
224 //! [`Deref`]: ../../std/ops/trait.Deref.html
225 //! [downgrade]: struct.Rc.html#method.downgrade
226 //! [upgrade]: struct.Weak.html#method.upgrade
227 //! [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
228 //! [mutability]: ../../std/cell/index.html#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
229
230 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
231
232 #[cfg(not(test))]
233 use crate::boxed::Box;
234 #[cfg(test)]
235 use std::boxed::Box;
236
237 use core::any::Any;
238 use core::array::LengthAtMost32;
239 use core::borrow;
240 use core::cell::Cell;
241 use core::cmp::Ordering;
242 use core::convert::{From, TryFrom};
243 use core::fmt;
244 use core::hash::{Hash, Hasher};
245 use core::intrinsics::abort;
246 use core::iter;
247 use core::marker::{self, PhantomData, Unpin, Unsize};
248 use core::mem::{self, align_of, align_of_val, forget, size_of_val};
249 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
250 use core::pin::Pin;
251 use core::ptr::{self, NonNull};
252 use core::slice::{self, from_raw_parts_mut};
253 use core::usize;
254
255 use crate::alloc::{box_free, handle_alloc_error, Alloc, Global, Layout};
256 use crate::string::String;
257 use crate::vec::Vec;
258
259 #[cfg(test)]
260 mod tests;
261
262 struct RcBox<T: ?Sized> {
263     strong: Cell<usize>,
264     weak: Cell<usize>,
265     value: T,
266 }
267
268 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
269 /// Counted'.
270 ///
271 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
272 ///
273 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
274 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
275 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner
276 /// type `T`.
277 ///
278 /// [get_mut]: #method.get_mut
279 #[cfg_attr(not(test), lang = "rc")]
280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
281 pub struct Rc<T: ?Sized> {
282     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
283     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
284 }
285
286 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
287 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
288 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
289 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
290
291 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
292 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
293
294 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
295 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
296
297 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
298     fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
299         Self { ptr, phantom: PhantomData }
300     }
301
302     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
303         Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr))
304     }
305 }
306
307 impl<T> Rc<T> {
308     /// Constructs a new `Rc<T>`.
309     ///
310     /// # Examples
311     ///
312     /// ```
313     /// use std::rc::Rc;
314     ///
315     /// let five = Rc::new(5);
316     /// ```
317     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
318     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
319         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
320         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
321         // the allocation while the strong destructor is running, even
322         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
323         Self::from_inner(Box::into_raw_non_null(box RcBox {
324             strong: Cell::new(1),
325             weak: Cell::new(1),
326             value,
327         }))
328     }
329
330     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
331     ///
332     /// # Examples
333     ///
334     /// ```
335     /// #![feature(new_uninit)]
336     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
337     ///
338     /// use std::rc::Rc;
339     ///
340     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
341     ///
342     /// let five = unsafe {
343     ///     // Deferred initialization:
344     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
345     ///
346     ///     five.assume_init()
347     /// };
348     ///
349     /// assert_eq!(*five, 5)
350     /// ```
351     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
352     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
353         unsafe {
354             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(Layout::new::<T>(), |mem| {
355                 mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>
356             }))
357         }
358     }
359
360     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
361     /// being filled with `0` bytes.
362     ///
363     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
364     /// incorrect usage of this method.
365     ///
366     /// # Examples
367     ///
368     /// ```
369     /// #![feature(new_uninit)]
370     ///
371     /// use std::rc::Rc;
372     ///
373     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
374     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
375     ///
376     /// assert_eq!(*zero, 0)
377     /// ```
378     ///
379     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
380     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
381     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
382         unsafe {
383             let mut uninit = Self::new_uninit();
384             ptr::write_bytes::<T>(Rc::get_mut_unchecked(&mut uninit).as_mut_ptr(), 0, 1);
385             uninit
386         }
387     }
388
389     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
390     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
391     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
392     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
393         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
394     }
395
396     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
397     ///
398     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Rc` that was
399     /// passed in.
400     ///
401     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
402     ///
403     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
404     ///
405     /// # Examples
406     ///
407     /// ```
408     /// use std::rc::Rc;
409     ///
410     /// let x = Rc::new(3);
411     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
412     ///
413     /// let x = Rc::new(4);
414     /// let _y = Rc::clone(&x);
415     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
416     /// ```
417     #[inline]
418     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
419     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
420         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
421             unsafe {
422                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
423
424                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
425                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
426                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
427                 // fake Weak.
428                 this.dec_strong();
429                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
430                 forget(this);
431                 Ok(val)
432             }
433         } else {
434             Err(this)
435         }
436     }
437 }
438
439 impl<T> Rc<[T]> {
440     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
441     ///
442     /// # Examples
443     ///
444     /// ```
445     /// #![feature(new_uninit)]
446     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
447     ///
448     /// use std::rc::Rc;
449     ///
450     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
451     ///
452     /// let values = unsafe {
453     ///     // Deferred initialization:
454     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
455     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
456     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
457     ///
458     ///     values.assume_init()
459     /// };
460     ///
461     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
462     /// ```
463     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
464     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
465         unsafe { Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len)) }
466     }
467 }
468
469 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
470     /// Converts to `Rc<T>`.
471     ///
472     /// # Safety
473     ///
474     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
475     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
476     /// really is in an initialized state.
477     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
478     /// causes immediate undefined behavior.
479     ///
480     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
481     ///
482     /// # Examples
483     ///
484     /// ```
485     /// #![feature(new_uninit)]
486     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
487     ///
488     /// use std::rc::Rc;
489     ///
490     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
491     ///
492     /// let five = unsafe {
493     ///     // Deferred initialization:
494     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
495     ///
496     ///     five.assume_init()
497     /// };
498     ///
499     /// assert_eq!(*five, 5)
500     /// ```
501     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
502     #[inline]
503     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
504         Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
505     }
506 }
507
508 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
509     /// Converts to `Rc<[T]>`.
510     ///
511     /// # Safety
512     ///
513     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
514     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
515     /// really is in an initialized state.
516     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
517     /// causes immediate undefined behavior.
518     ///
519     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
520     ///
521     /// # Examples
522     ///
523     /// ```
524     /// #![feature(new_uninit)]
525     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
526     ///
527     /// use std::rc::Rc;
528     ///
529     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
530     ///
531     /// let values = unsafe {
532     ///     // Deferred initialization:
533     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
534     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
535     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
536     ///
537     ///     values.assume_init()
538     /// };
539     ///
540     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
541     /// ```
542     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
543     #[inline]
544     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
545         Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _)
546     }
547 }
548
549 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
550     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
551     ///
552     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
553     /// [`Rc::from_raw`][from_raw].
554     ///
555     /// [from_raw]: struct.Rc.html#method.from_raw
556     ///
557     /// # Examples
558     ///
559     /// ```
560     /// use std::rc::Rc;
561     ///
562     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
563     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
564     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
565     /// ```
566     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
567     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
568         let ptr: *const T = &*this;
569         mem::forget(this);
570         ptr
571     }
572
573     /// Constructs an `Rc<T>` from a raw pointer.
574     ///
575     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to
576     /// [`Rc<U>::into_raw`][into_raw] where `U` must have the same size
577     /// and alignment as `T`. This is trivially true if `U` is `T`.
578     /// Note that if `U` is not `T` but has the same size and alignment, this is
579     /// basically like transmuting references of different types. See
580     /// [`mem::transmute`][transmute] for more information on what
581     /// restrictions apply in this case.
582     ///
583     /// The user of `from_raw` has to make sure a specific value of `T` is only
584     /// dropped once.
585     ///
586     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory unsafety,
587     /// even if the returned `Rc<T>` is never accessed.
588     ///
589     /// [into_raw]: struct.Rc.html#method.into_raw
590     /// [transmute]: ../../std/mem/fn.transmute.html
591     ///
592     /// # Examples
593     ///
594     /// ```
595     /// use std::rc::Rc;
596     ///
597     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
598     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
599     ///
600     /// unsafe {
601     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
602     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
603     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
604     ///
605     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
606     /// }
607     ///
608     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
609     /// ```
610     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
611     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
612         let offset = data_offset(ptr);
613
614         // Reverse the offset to find the original RcBox.
615         let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
616         let rc_ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
617
618         Self::from_ptr(rc_ptr)
619     }
620
621     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer as `NonNull<T>`.
622     ///
623     /// # Examples
624     ///
625     /// ```
626     /// #![feature(rc_into_raw_non_null)]
627     ///
628     /// use std::rc::Rc;
629     ///
630     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
631     /// let ptr = Rc::into_raw_non_null(x);
632     /// let deref = unsafe { ptr.as_ref() };
633     /// assert_eq!(deref, "hello");
634     /// ```
635     #[unstable(feature = "rc_into_raw_non_null", issue = "47336")]
636     #[inline]
637     pub fn into_raw_non_null(this: Self) -> NonNull<T> {
638         // safe because Rc guarantees its pointer is non-null
639         unsafe { NonNull::new_unchecked(Rc::into_raw(this) as *mut _) }
640     }
641
642     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this allocation.
643     ///
644     /// [weak]: struct.Weak.html
645     ///
646     /// # Examples
647     ///
648     /// ```
649     /// use std::rc::Rc;
650     ///
651     /// let five = Rc::new(5);
652     ///
653     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
654     /// ```
655     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
656     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
657         this.inc_weak();
658         // Make sure we do not create a dangling Weak
659         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
660         Weak { ptr: this.ptr }
661     }
662
663     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this allocation.
664     ///
665     /// [weak]: struct.Weak.html
666     ///
667     /// # Examples
668     ///
669     /// ```
670     /// use std::rc::Rc;
671     ///
672     /// let five = Rc::new(5);
673     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
674     ///
675     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
676     /// ```
677     #[inline]
678     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
679     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
680         this.weak() - 1
681     }
682
683     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
684     ///
685     /// # Examples
686     ///
687     /// ```
688     /// use std::rc::Rc;
689     ///
690     /// let five = Rc::new(5);
691     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
692     ///
693     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
694     /// ```
695     #[inline]
696     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
697     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
698         this.strong()
699     }
700
701     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to
702     /// this allocation.
703     ///
704     /// [weak]: struct.Weak.html
705     #[inline]
706     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
707         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
708     }
709
710     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
711     /// no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same allocation.
712     ///
713     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
714     /// mutate a shared value.
715     ///
716     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
717     /// the inner value when there are other pointers.
718     ///
719     /// [weak]: struct.Weak.html
720     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
721     /// [make_mut]: struct.Rc.html#method.make_mut
722     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
723     ///
724     /// # Examples
725     ///
726     /// ```
727     /// use std::rc::Rc;
728     ///
729     /// let mut x = Rc::new(3);
730     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
731     /// assert_eq!(*x, 4);
732     ///
733     /// let _y = Rc::clone(&x);
734     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
735     /// ```
736     #[inline]
737     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
738     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
739         if Rc::is_unique(this) { unsafe { Some(Rc::get_mut_unchecked(this)) } } else { None }
740     }
741
742     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
743     /// without any check.
744     ///
745     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
746     ///
747     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
748     ///
749     /// # Safety
750     ///
751     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
752     /// for the duration of the returned borrow.
753     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
754     /// for example immediately after `Rc::new`.
755     ///
756     /// # Examples
757     ///
758     /// ```
759     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
760     ///
761     /// use std::rc::Rc;
762     ///
763     /// let mut x = Rc::new(String::new());
764     /// unsafe {
765     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
766     /// }
767     /// assert_eq!(*x, "foo");
768     /// ```
769     #[inline]
770     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
771     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
772         &mut this.ptr.as_mut().value
773     }
774
775     #[inline]
776     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
777     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation
778     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
779     ///
780     /// # Examples
781     ///
782     /// ```
783     /// use std::rc::Rc;
784     ///
785     /// let five = Rc::new(5);
786     /// let same_five = Rc::clone(&five);
787     /// let other_five = Rc::new(5);
788     ///
789     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
790     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
791     /// ```
792     ///
793     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
794     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
795         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
796     }
797 }
798
799 impl<T: Clone> Rc<T> {
800     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
801     ///
802     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
803     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
804     /// referred to as clone-on-write.
805     ///
806     /// If there are no other `Rc` pointers to this allocation, then [`Weak`]
807     /// pointers to this allocation will be disassociated.
808     ///
809     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning.
810     ///
811     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
812     /// [`clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
813     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
814     ///
815     /// # Examples
816     ///
817     /// ```
818     /// use std::rc::Rc;
819     ///
820     /// let mut data = Rc::new(5);
821     ///
822     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
823     /// let mut other_data = Rc::clone(&data);    // Won't clone inner data
824     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Clones inner data
825     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
826     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;  // Won't clone anything
827     ///
828     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
829     /// assert_eq!(*data, 8);
830     /// assert_eq!(*other_data, 12);
831     /// ```
832     ///
833     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
834     ///
835     /// ```
836     /// use std::rc::Rc;
837     ///
838     /// let mut data = Rc::new(75);
839     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
840     ///
841     /// assert!(75 == *data);
842     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
843     ///
844     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
845     ///
846     /// assert!(76 == *data);
847     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
848     /// ```
849     #[inline]
850     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
851     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
852         if Rc::strong_count(this) != 1 {
853             // Gotta clone the data, there are other Rcs
854             *this = Rc::new((**this).clone())
855         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
856             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
857             unsafe {
858                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&this.ptr.as_ref().value));
859                 mem::swap(this, &mut swap);
860                 swap.dec_strong();
861                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
862                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
863                 swap.dec_weak();
864                 forget(swap);
865             }
866         }
867         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
868         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
869         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
870         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
871         // reference to the allocation.
872         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
873     }
874 }
875
876 impl Rc<dyn Any> {
877     #[inline]
878     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
879     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
880     ///
881     /// # Examples
882     ///
883     /// ```
884     /// use std::any::Any;
885     /// use std::rc::Rc;
886     ///
887     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
888     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
889     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
890     ///     }
891     /// }
892     ///
893     /// let my_string = "Hello World".to_string();
894     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
895     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
896     /// ```
897     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
898         if (*self).is::<T>() {
899             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
900             forget(self);
901             Ok(Rc::from_inner(ptr))
902         } else {
903             Err(self)
904         }
905     }
906 }
907
908 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
909     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
910     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
911     ///
912     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
913     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
914     unsafe fn allocate_for_layout(
915         value_layout: Layout,
916         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
917     ) -> *mut RcBox<T> {
918         // Calculate layout using the given value layout.
919         // Previously, layout was calculated on the expression
920         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
921         // reference (see #54908).
922         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
923
924         // Allocate for the layout.
925         let mem = Global.alloc(layout).unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
926
927         // Initialize the RcBox
928         let inner = mem_to_rcbox(mem.as_ptr());
929         debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
930
931         ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
932         ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
933
934         inner
935     }
936
937     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized inner value
938     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
939         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
940         Self::allocate_for_layout(Layout::for_value(&*ptr), |mem| {
941             set_data_ptr(ptr as *mut T, mem) as *mut RcBox<T>
942         })
943     }
944
945     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
946         unsafe {
947             let box_unique = Box::into_unique(v);
948             let bptr = box_unique.as_ptr();
949
950             let value_size = size_of_val(&*bptr);
951             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
952
953             // Copy value as bytes
954             ptr::copy_nonoverlapping(
955                 bptr as *const T as *const u8,
956                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
957                 value_size,
958             );
959
960             // Free the allocation without dropping its contents
961             box_free(box_unique);
962
963             Self::from_ptr(ptr)
964         }
965     }
966 }
967
968 impl<T> Rc<[T]> {
969     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
970     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
971         Self::allocate_for_layout(Layout::array::<T>(len).unwrap(), |mem| {
972             ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>
973         })
974     }
975 }
976
977 /// Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
978 ///
979 /// For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
980 /// unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
981 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
982     ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
983     ptr
984 }
985
986 impl<T> Rc<[T]> {
987     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<[T]>
988     ///
989     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
990     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
991         let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
992
993         ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T, v.len());
994
995         Self::from_ptr(ptr)
996     }
997
998     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
999     ///
1000     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1001     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1002         // Panic guard while cloning T elements.
1003         // In the event of a panic, elements that have been written
1004         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1005         struct Guard<T> {
1006             mem: NonNull<u8>,
1007             elems: *mut T,
1008             layout: Layout,
1009             n_elems: usize,
1010         }
1011
1012         impl<T> Drop for Guard<T> {
1013             fn drop(&mut self) {
1014                 unsafe {
1015                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1016                     ptr::drop_in_place(slice);
1017
1018                     Global.dealloc(self.mem, self.layout);
1019                 }
1020             }
1021         }
1022
1023         let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1024
1025         let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1026         let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1027
1028         // Pointer to first element
1029         let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1030
1031         let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1032
1033         for (i, item) in iter.enumerate() {
1034             ptr::write(elems.add(i), item);
1035             guard.n_elems += 1;
1036         }
1037
1038         // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1039         forget(guard);
1040
1041         Self::from_ptr(ptr)
1042     }
1043 }
1044
1045 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1046 trait RcFromSlice<T> {
1047     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1048 }
1049
1050 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1051     #[inline]
1052     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1053         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1054     }
1055 }
1056
1057 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1058     #[inline]
1059     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1060         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1061     }
1062 }
1063
1064 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1065 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1066     type Target = T;
1067
1068     #[inline(always)]
1069     fn deref(&self) -> &T {
1070         &self.inner().value
1071     }
1072 }
1073
1074 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1075 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1076
1077 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1078 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1079     /// Drops the `Rc`.
1080     ///
1081     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1082     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1083     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1084     ///
1085     /// # Examples
1086     ///
1087     /// ```
1088     /// use std::rc::Rc;
1089     ///
1090     /// struct Foo;
1091     ///
1092     /// impl Drop for Foo {
1093     ///     fn drop(&mut self) {
1094     ///         println!("dropped!");
1095     ///     }
1096     /// }
1097     ///
1098     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1099     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1100     ///
1101     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1102     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1103     /// ```
1104     ///
1105     /// [`Weak`]: ../../std/rc/struct.Weak.html
1106     fn drop(&mut self) {
1107         unsafe {
1108             self.dec_strong();
1109             if self.strong() == 0 {
1110                 // destroy the contained object
1111                 ptr::drop_in_place(self.ptr.as_mut());
1112
1113                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1114                 // destroyed the contents.
1115                 self.dec_weak();
1116
1117                 if self.weak() == 0 {
1118                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1119                 }
1120             }
1121         }
1122     }
1123 }
1124
1125 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1126 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1127     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1128     ///
1129     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1130     /// strong reference count.
1131     ///
1132     /// # Examples
1133     ///
1134     /// ```
1135     /// use std::rc::Rc;
1136     ///
1137     /// let five = Rc::new(5);
1138     ///
1139     /// let _ = Rc::clone(&five);
1140     /// ```
1141     #[inline]
1142     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1143         self.inc_strong();
1144         Self::from_inner(self.ptr)
1145     }
1146 }
1147
1148 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1149 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1150     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1151     ///
1152     /// # Examples
1153     ///
1154     /// ```
1155     /// use std::rc::Rc;
1156     ///
1157     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1158     /// assert_eq!(*x, 0);
1159     /// ```
1160     #[inline]
1161     fn default() -> Rc<T> {
1162         Rc::new(Default::default())
1163     }
1164 }
1165
1166 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1167 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1168     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1169     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1170 }
1171
1172 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1173 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1174     #[inline]
1175     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1176         **self == **other
1177     }
1178
1179     #[inline]
1180     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1181         **self != **other
1182     }
1183 }
1184
1185 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1186 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1187 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1188 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1189 /// the same value, than two `&T`s.
1190 ///
1191 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1192 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1193 impl<T: ?Sized + Eq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1194     #[inline]
1195     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1196         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1197     }
1198
1199     #[inline]
1200     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1201         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1202     }
1203 }
1204
1205 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1206 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1207     /// Equality for two `Rc`s.
1208     ///
1209     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1210     /// stored in different allocation.
1211     ///
1212     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1213     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1214     /// always equal.
1215     ///
1216     /// # Examples
1217     ///
1218     /// ```
1219     /// use std::rc::Rc;
1220     ///
1221     /// let five = Rc::new(5);
1222     ///
1223     /// assert!(five == Rc::new(5));
1224     /// ```
1225     #[inline]
1226     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1227         RcEqIdent::eq(self, other)
1228     }
1229
1230     /// Inequality for two `Rc`s.
1231     ///
1232     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1233     ///
1234     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1235     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1236     /// never unequal.
1237     ///
1238     /// # Examples
1239     ///
1240     /// ```
1241     /// use std::rc::Rc;
1242     ///
1243     /// let five = Rc::new(5);
1244     ///
1245     /// assert!(five != Rc::new(6));
1246     /// ```
1247     #[inline]
1248     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1249         RcEqIdent::ne(self, other)
1250     }
1251 }
1252
1253 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1254 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1255
1256 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1257 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1258     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1259     ///
1260     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1261     ///
1262     /// # Examples
1263     ///
1264     /// ```
1265     /// use std::rc::Rc;
1266     /// use std::cmp::Ordering;
1267     ///
1268     /// let five = Rc::new(5);
1269     ///
1270     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1271     /// ```
1272     #[inline(always)]
1273     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1274         (**self).partial_cmp(&**other)
1275     }
1276
1277     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1278     ///
1279     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1280     ///
1281     /// # Examples
1282     ///
1283     /// ```
1284     /// use std::rc::Rc;
1285     ///
1286     /// let five = Rc::new(5);
1287     ///
1288     /// assert!(five < Rc::new(6));
1289     /// ```
1290     #[inline(always)]
1291     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1292         **self < **other
1293     }
1294
1295     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1296     ///
1297     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1298     ///
1299     /// # Examples
1300     ///
1301     /// ```
1302     /// use std::rc::Rc;
1303     ///
1304     /// let five = Rc::new(5);
1305     ///
1306     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1307     /// ```
1308     #[inline(always)]
1309     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1310         **self <= **other
1311     }
1312
1313     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1314     ///
1315     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1316     ///
1317     /// # Examples
1318     ///
1319     /// ```
1320     /// use std::rc::Rc;
1321     ///
1322     /// let five = Rc::new(5);
1323     ///
1324     /// assert!(five > Rc::new(4));
1325     /// ```
1326     #[inline(always)]
1327     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1328         **self > **other
1329     }
1330
1331     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1332     ///
1333     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1334     ///
1335     /// # Examples
1336     ///
1337     /// ```
1338     /// use std::rc::Rc;
1339     ///
1340     /// let five = Rc::new(5);
1341     ///
1342     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1343     /// ```
1344     #[inline(always)]
1345     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1346         **self >= **other
1347     }
1348 }
1349
1350 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1351 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1352     /// Comparison for two `Rc`s.
1353     ///
1354     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1355     ///
1356     /// # Examples
1357     ///
1358     /// ```
1359     /// use std::rc::Rc;
1360     /// use std::cmp::Ordering;
1361     ///
1362     /// let five = Rc::new(5);
1363     ///
1364     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1365     /// ```
1366     #[inline]
1367     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1368         (**self).cmp(&**other)
1369     }
1370 }
1371
1372 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1373 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1374     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1375         (**self).hash(state);
1376     }
1377 }
1378
1379 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1380 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1381     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1382         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1383     }
1384 }
1385
1386 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1387 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1388     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1389         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1390     }
1391 }
1392
1393 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1394 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1395     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1396         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1397     }
1398 }
1399
1400 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1401 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1402     fn from(t: T) -> Self {
1403         Rc::new(t)
1404     }
1405 }
1406
1407 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1408 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1409     #[inline]
1410     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1411         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1412     }
1413 }
1414
1415 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1416 impl From<&str> for Rc<str> {
1417     #[inline]
1418     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1419         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1420         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1421     }
1422 }
1423
1424 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1425 impl From<String> for Rc<str> {
1426     #[inline]
1427     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1428         Rc::from(&v[..])
1429     }
1430 }
1431
1432 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1433 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1434     #[inline]
1435     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1436         Rc::from_box(v)
1437     }
1438 }
1439
1440 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1441 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1442     #[inline]
1443     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1444         unsafe {
1445             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1446
1447             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1448             v.set_len(0);
1449
1450             rc
1451         }
1452     }
1453 }
1454
1455 #[unstable(feature = "boxed_slice_try_from", issue = "none")]
1456 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]>
1457 where
1458     [T; N]: LengthAtMost32,
1459 {
1460     type Error = Rc<[T]>;
1461
1462     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
1463         if boxed_slice.len() == N {
1464             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
1465         } else {
1466             Err(boxed_slice)
1467         }
1468     }
1469 }
1470
1471 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
1472 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
1473     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
1474     ///
1475     /// # Performance characteristics
1476     ///
1477     /// ## The general case
1478     ///
1479     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
1480     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
1481     ///
1482     /// ```rust
1483     /// # use std::rc::Rc;
1484     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
1485     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1486     /// ```
1487     ///
1488     /// this behaves as if we wrote:
1489     ///
1490     /// ```rust
1491     /// # use std::rc::Rc;
1492     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
1493     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
1494     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
1495     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1496     /// ```
1497     ///
1498     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
1499     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
1500     ///
1501     /// ## Iterators of known length
1502     ///
1503     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
1504     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
1505     ///
1506     /// ```rust
1507     /// # use std::rc::Rc;
1508     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
1509     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
1510     /// ```
1511     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
1512         RcFromIter::from_iter(iter.into_iter())
1513     }
1514 }
1515
1516 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
1517 trait RcFromIter<T, I> {
1518     fn from_iter(iter: I) -> Self;
1519 }
1520
1521 impl<T, I: Iterator<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]> {
1522     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1523         iter.collect::<Vec<T>>().into()
1524     }
1525 }
1526
1527 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]> {
1528     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1529         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
1530         let (low, high) = iter.size_hint();
1531         if let Some(high) = high {
1532             debug_assert_eq!(
1533                 low,
1534                 high,
1535                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
1536                 (low, high)
1537             );
1538
1539             unsafe {
1540                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
1541                 Rc::from_iter_exact(iter, low)
1542             }
1543         } else {
1544             // Fall back to normal implementation.
1545             iter.collect::<Vec<T>>().into()
1546         }
1547     }
1548 }
1549
1550 impl<'a, T: 'a + Clone> RcFromIter<&'a T, slice::Iter<'a, T>> for Rc<[T]> {
1551     fn from_iter(iter: slice::Iter<'a, T>) -> Self {
1552         // Delegate to `impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]>`.
1553         //
1554         // In the case that `T: Copy`, we get to use `ptr::copy_nonoverlapping`
1555         // which is even more performant.
1556         //
1557         // In the fall-back case we have `T: Clone`. This is still better
1558         // than the `TrustedLen` implementation as slices have a known length
1559         // and so we get to avoid calling `size_hint` and avoid the branching.
1560         iter.as_slice().into()
1561     }
1562 }
1563
1564 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
1565 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
1566 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Rc`]`<T>>`.
1567 ///
1568 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
1569 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
1570 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
1571 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
1572 /// itself (the backing store) from being deallocated.
1573 ///
1574 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
1575 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
1576 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
1577 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
1578 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
1579 /// pointers from children back to their parents.
1580 ///
1581 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
1582 ///
1583 /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1584 /// [`Rc::downgrade`]: struct.Rc.html#method.downgrade
1585 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1586 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
1587 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1588 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1589 pub struct Weak<T: ?Sized> {
1590     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
1591     // but it is not necessarily a valid pointer.
1592     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
1593     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
1594     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
1595     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
1596 }
1597
1598 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1599 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
1600 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1601 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
1602
1603 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1604 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
1605
1606 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
1607 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
1608
1609 impl<T> Weak<T> {
1610     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1611     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1612     ///
1613     /// [`upgrade`]: #method.upgrade
1614     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1615     ///
1616     /// # Examples
1617     ///
1618     /// ```
1619     /// use std::rc::Weak;
1620     ///
1621     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1622     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1623     /// ```
1624     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1625     pub fn new() -> Weak<T> {
1626         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut RcBox<T>).expect("MAX is not 0") }
1627     }
1628
1629     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1630     ///
1631     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling
1632     /// or even [`null`] otherwise.
1633     ///
1634     /// # Examples
1635     ///
1636     /// ```
1637     /// #![feature(weak_into_raw)]
1638     ///
1639     /// use std::rc::Rc;
1640     /// use std::ptr;
1641     ///
1642     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1643     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1644     /// // Both point to the same object
1645     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_raw()));
1646     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1647     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1648     ///
1649     /// drop(strong);
1650     /// // But not any more. We can do weak.as_raw(), but accessing the pointer would lead to
1651     /// // undefined behaviour.
1652     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1653     /// ```
1654     ///
1655     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1656     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1657     pub fn as_raw(&self) -> *const T {
1658         match self.inner() {
1659             None => ptr::null(),
1660             Some(inner) => {
1661                 let offset = data_offset_sized::<T>();
1662                 let ptr = inner as *const RcBox<T>;
1663                 // Note: while the pointer we create may already point to dropped value, the
1664                 // allocation still lives (it must hold the weak point as long as we are alive).
1665                 // Therefore, the offset is OK to do, it won't get out of the allocation.
1666                 let ptr = unsafe { (ptr as *const u8).offset(offset) };
1667                 ptr as *const T
1668             }
1669         }
1670     }
1671
1672     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1673     ///
1674     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, preserving the original weak count. It
1675     /// can be turned back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1676     ///
1677     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1678     /// [`as_raw`] apply.
1679     ///
1680     /// # Examples
1681     ///
1682     /// ```
1683     /// #![feature(weak_into_raw)]
1684     ///
1685     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1686     ///
1687     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1688     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1689     /// let raw = weak.into_raw();
1690     ///
1691     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1692     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1693     ///
1694     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1695     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
1696     /// ```
1697     ///
1698     /// [`from_raw`]: struct.Weak.html#method.from_raw
1699     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1700     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1701     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1702         let result = self.as_raw();
1703         mem::forget(self);
1704         result
1705     }
1706
1707     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1708     ///
1709     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1710     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1711     ///
1712     /// It takes ownership of one weak count (with the exception of pointers created by [`new`],
1713     /// as these don't have any corresponding weak count).
1714     ///
1715     /// # Safety
1716     ///
1717     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] (or [`as_raw`], provided there was
1718     /// a corresponding [`forget`] on the `Weak<T>`) and must still own its potential weak reference
1719     /// count.
1720     ///
1721     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this, but the weak count
1722     /// must be non-zero or the pointer must have originated from a dangling `Weak<T>` (one created
1723     /// by [`new`]).
1724     ///
1725     /// # Examples
1726     ///
1727     /// ```
1728     /// #![feature(weak_into_raw)]
1729     ///
1730     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1731     ///
1732     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1733     ///
1734     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1735     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1736     ///
1737     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
1738     ///
1739     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1740     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1741     ///
1742     /// drop(strong);
1743     ///
1744     /// // Decrement the last weak count.
1745     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1746     /// ```
1747     ///
1748     /// [`into_raw`]: struct.Weak.html#method.into_raw
1749     /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1750     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1751     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
1752     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1753     /// [`new`]: struct.Weak.html#method.new
1754     /// [`forget`]: ../../std/mem/fn.forget.html
1755     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1756     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1757         if ptr.is_null() {
1758             Self::new()
1759         } else {
1760             // See Rc::from_raw for details
1761             let offset = data_offset(ptr);
1762             let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
1763             let ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
1764             Weak { ptr: NonNull::new(ptr).expect("Invalid pointer passed to from_raw") }
1765         }
1766     }
1767 }
1768
1769 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: NonNull<T>) -> bool {
1770     let address = ptr.as_ptr() as *mut () as usize;
1771     address == usize::MAX
1772 }
1773
1774 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1775     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
1776     /// dropping of the inner value if successful.
1777     ///
1778     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1779     ///
1780     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1781     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1782     ///
1783     /// # Examples
1784     ///
1785     /// ```
1786     /// use std::rc::Rc;
1787     ///
1788     /// let five = Rc::new(5);
1789     ///
1790     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
1791     ///
1792     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
1793     /// assert!(strong_five.is_some());
1794     ///
1795     /// // Destroy all strong pointers.
1796     /// drop(strong_five);
1797     /// drop(five);
1798     ///
1799     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1800     /// ```
1801     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1802     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
1803         let inner = self.inner()?;
1804         if inner.strong() == 0 {
1805             None
1806         } else {
1807             inner.inc_strong();
1808             Some(Rc::from_inner(self.ptr))
1809         }
1810     }
1811
1812     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
1813     ///
1814     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1815     ///
1816     /// [`Weak::new`]: #method.new
1817     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1818     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1819         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong() } else { 0 }
1820     }
1821
1822     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
1823     ///
1824     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
1825     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1826     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1827         self.inner()
1828             .map(|inner| {
1829                 if inner.strong() > 0 {
1830                     inner.weak() - 1 // subtract the implicit weak ptr
1831                 } else {
1832                     0
1833                 }
1834             })
1835             .unwrap_or(0)
1836     }
1837
1838     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`
1839     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1840     #[inline]
1841     fn inner(&self) -> Option<&RcBox<T>> {
1842         if is_dangling(self.ptr) { None } else { Some(unsafe { self.ptr.as_ref() }) }
1843     }
1844
1845     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1846     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1847     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1848     ///
1849     /// # Notes
1850     ///
1851     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1852     /// other, even though they don't point to any allocation.
1853     ///
1854     /// # Examples
1855     ///
1856     /// ```
1857     /// use std::rc::Rc;
1858     ///
1859     /// let first_rc = Rc::new(5);
1860     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
1861     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
1862     ///
1863     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1864     ///
1865     /// let third_rc = Rc::new(5);
1866     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1867     ///
1868     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1869     /// ```
1870     ///
1871     /// Comparing `Weak::new`.
1872     ///
1873     /// ```
1874     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1875     ///
1876     /// let first = Weak::new();
1877     /// let second = Weak::new();
1878     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1879     ///
1880     /// let third_rc = Rc::new(());
1881     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1882     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1883     /// ```
1884     ///
1885     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
1886     #[inline]
1887     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1888     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1889         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1890     }
1891 }
1892
1893 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1894 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1895     /// Drops the `Weak` pointer.
1896     ///
1897     /// # Examples
1898     ///
1899     /// ```
1900     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1901     ///
1902     /// struct Foo;
1903     ///
1904     /// impl Drop for Foo {
1905     ///     fn drop(&mut self) {
1906     ///         println!("dropped!");
1907     ///     }
1908     /// }
1909     ///
1910     /// let foo = Rc::new(Foo);
1911     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
1912     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1913     ///
1914     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1915     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1916     ///
1917     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1918     /// ```
1919     fn drop(&mut self) {
1920         if let Some(inner) = self.inner() {
1921             inner.dec_weak();
1922             // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
1923             // the strong pointers have disappeared.
1924             if inner.weak() == 0 {
1925                 unsafe {
1926                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1927                 }
1928             }
1929         }
1930     }
1931 }
1932
1933 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1934 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1935     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1936     ///
1937     /// # Examples
1938     ///
1939     /// ```
1940     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1941     ///
1942     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
1943     ///
1944     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1945     /// ```
1946     #[inline]
1947     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1948         if let Some(inner) = self.inner() {
1949             inner.inc_weak()
1950         }
1951         Weak { ptr: self.ptr }
1952     }
1953 }
1954
1955 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1956 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
1957     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1958         write!(f, "(Weak)")
1959     }
1960 }
1961
1962 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1963 impl<T> Default for Weak<T> {
1964     /// Constructs a new `Weak<T>`, allocating memory for `T` without initializing
1965     /// it. Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1966     ///
1967     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1968     /// [`upgrade`]: ../../std/rc/struct.Weak.html#method.upgrade
1969     ///
1970     /// # Examples
1971     ///
1972     /// ```
1973     /// use std::rc::Weak;
1974     ///
1975     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1976     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1977     /// ```
1978     fn default() -> Weak<T> {
1979         Weak::new()
1980     }
1981 }
1982
1983 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
1984 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
1985 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
1986 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
1987 // what happens -- no real program should ever experience this.
1988 //
1989 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
1990 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
1991
1992 #[doc(hidden)]
1993 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
1994     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
1995
1996     #[inline]
1997     fn strong(&self) -> usize {
1998         self.inner().strong.get()
1999     }
2000
2001     #[inline]
2002     fn inc_strong(&self) {
2003         let strong = self.strong();
2004
2005         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2006         // The reference count will never be zero when this is called;
2007         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2008         // an otherwise missed optimization.
2009         if strong == 0 || strong == usize::max_value() {
2010             unsafe {
2011                 abort();
2012             }
2013         }
2014         self.inner().strong.set(strong + 1);
2015     }
2016
2017     #[inline]
2018     fn dec_strong(&self) {
2019         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
2020     }
2021
2022     #[inline]
2023     fn weak(&self) -> usize {
2024         self.inner().weak.get()
2025     }
2026
2027     #[inline]
2028     fn inc_weak(&self) {
2029         let weak = self.weak();
2030
2031         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2032         // The reference count will never be zero when this is called;
2033         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2034         // an otherwise missed optimization.
2035         if weak == 0 || weak == usize::max_value() {
2036             unsafe {
2037                 abort();
2038             }
2039         }
2040         self.inner().weak.set(weak + 1);
2041     }
2042
2043     #[inline]
2044     fn dec_weak(&self) {
2045         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
2046     }
2047 }
2048
2049 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
2050     #[inline(always)]
2051     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2052         unsafe { self.ptr.as_ref() }
2053     }
2054 }
2055
2056 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for RcBox<T> {
2057     #[inline(always)]
2058     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2059         self
2060     }
2061 }
2062
2063 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2064 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2065     fn borrow(&self) -> &T {
2066         &**self
2067     }
2068 }
2069
2070 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2071 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2072     fn as_ref(&self) -> &T {
2073         &**self
2074     }
2075 }
2076
2077 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2078 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> {}
2079
2080 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2081     // Align the unsized value to the end of the `RcBox`.
2082     // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
2083     // Note: This is a detail of the current implementation of the compiler,
2084     // and is not a guaranteed language detail. Do not rely on it outside of std.
2085     data_offset_align(align_of_val(&*ptr))
2086 }
2087
2088 /// Computes the offset of the data field within `RcBox`.
2089 ///
2090 /// Unlike [`data_offset`], this doesn't need the pointer, but it works only on `T: Sized`.
2091 fn data_offset_sized<T>() -> isize {
2092     data_offset_align(align_of::<T>())
2093 }
2094
2095 #[inline]
2096 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2097     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2098     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2099 }