]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/liballoc/rc.rs
Separate codepaths for fat and thin LTO in write.rs
[rust.git] / src / liballoc / rc.rs
1 // Copyright 2013-2014 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 #![allow(deprecated)]
12
13 //! Single-threaded reference-counting pointers. 'Rc' stands for 'Reference
14 //! Counted'.
15 //!
16 //! The type [`Rc<T>`][`Rc`] provides shared ownership of a value of type `T`,
17 //! allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on [`Rc`] produces a new
18 //! pointer to the same value in the heap. When the last [`Rc`] pointer to a
19 //! given value is destroyed, the pointed-to value is also destroyed.
20 //!
21 //! Shared references in Rust disallow mutation by default, and [`Rc`]
22 //! is no exception: you cannot generally obtain a mutable reference to
23 //! something inside an [`Rc`]. If you need mutability, put a [`Cell`]
24 //! or [`RefCell`] inside the [`Rc`]; see [an example of mutability
25 //! inside an Rc][mutability].
26 //!
27 //! [`Rc`] uses non-atomic reference counting. This means that overhead is very
28 //! low, but an [`Rc`] cannot be sent between threads, and consequently [`Rc`]
29 //! does not implement [`Send`][send]. As a result, the Rust compiler
30 //! will check *at compile time* that you are not sending [`Rc`]s between
31 //! threads. If you need multi-threaded, atomic reference counting, use
32 //! [`sync::Arc`][arc].
33 //!
34 //! The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
35 //! [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
36 //! to an [`Rc`], but this will return [`None`] if the value has
37 //! already been dropped.
38 //!
39 //! A cycle between [`Rc`] pointers will never be deallocated. For this reason,
40 //! [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have strong
41 //! [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and [`Weak`] pointers from
42 //! children back to their parents.
43 //!
44 //! `Rc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`] trait),
45 //! so you can call `T`'s methods on a value of type [`Rc<T>`][`Rc`]. To avoid name
46 //! clashes with `T`'s methods, the methods of [`Rc<T>`][`Rc`] itself are associated
47 //! functions, called using function-like syntax:
48 //!
49 //! ```
50 //! use std::rc::Rc;
51 //! let my_rc = Rc::new(());
52 //!
53 //! Rc::downgrade(&my_rc);
54 //! ```
55 //!
56 //! [`Weak<T>`][`Weak`] does not auto-dereference to `T`, because the value may have
57 //! already been destroyed.
58 //!
59 //! # Cloning references
60 //!
61 //! Creating a new reference from an existing reference counted pointer is done using the
62 //! `Clone` trait implemented for [`Rc<T>`][`Rc`] and [`Weak<T>`][`Weak`].
63 //!
64 //! ```
65 //! use std::rc::Rc;
66 //! let foo = Rc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
67 //! // The two syntaxes below are equivalent.
68 //! let a = foo.clone();
69 //! let b = Rc::clone(&foo);
70 //! // a and b both point to the same memory location as foo.
71 //! ```
72 //!
73 //! The `Rc::clone(&from)` syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
74 //! the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
75 //! this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
76 //!
77 //! # Examples
78 //!
79 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
80 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
81 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
82 //! `Owner`. [`Rc`] allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
83 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
84 //!
85 //! ```
86 //! use std::rc::Rc;
87 //!
88 //! struct Owner {
89 //!     name: String,
90 //!     // ...other fields
91 //! }
92 //!
93 //! struct Gadget {
94 //!     id: i32,
95 //!     owner: Rc<Owner>,
96 //!     // ...other fields
97 //! }
98 //!
99 //! fn main() {
100 //!     // Create a reference-counted `Owner`.
101 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
102 //!         Owner {
103 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
104 //!         }
105 //!     );
106 //!
107 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`. Cloning the `Rc<Owner>`
108 //!     // value gives us a new pointer to the same `Owner` value, incrementing
109 //!     // the reference count in the process.
110 //!     let gadget1 = Gadget {
111 //!         id: 1,
112 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
113 //!     };
114 //!     let gadget2 = Gadget {
115 //!         id: 2,
116 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
117 //!     };
118 //!
119 //!     // Dispose of our local variable `gadget_owner`.
120 //!     drop(gadget_owner);
121 //!
122 //!     // Despite dropping `gadget_owner`, we're still able to print out the name
123 //!     // of the `Owner` of the `Gadget`s. This is because we've only dropped a
124 //!     // single `Rc<Owner>`, not the `Owner` it points to. As long as there are
125 //!     // other `Rc<Owner>` values pointing at the same `Owner`, it will remain
126 //!     // allocated. The field projection `gadget1.owner.name` works because
127 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
128 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
129 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
130 //!
131 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
132 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
133 //!     // gets destroyed as well.
134 //! }
135 //! ```
136 //!
137 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
138 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
139 //! to `Gadget` introduces a cycle between the values. This means that their
140 //! reference counts can never reach 0, and the values will remain allocated
141 //! forever: a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
142 //! pointers.
143 //!
144 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
145 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
146 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
147 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
148 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
149 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
150 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
151 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
152 //!
153 //! ```
154 //! use std::rc::Rc;
155 //! use std::rc::Weak;
156 //! use std::cell::RefCell;
157 //!
158 //! struct Owner {
159 //!     name: String,
160 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
161 //!     // ...other fields
162 //! }
163 //!
164 //! struct Gadget {
165 //!     id: i32,
166 //!     owner: Rc<Owner>,
167 //!     // ...other fields
168 //! }
169 //!
170 //! fn main() {
171 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
172 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
173 //!     // a shared reference.
174 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
175 //!         Owner {
176 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
177 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
178 //!         }
179 //!     );
180 //!
181 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
182 //!     let gadget1 = Rc::new(
183 //!         Gadget {
184 //!             id: 1,
185 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
186 //!         }
187 //!     );
188 //!     let gadget2 = Rc::new(
189 //!         Gadget {
190 //!             id: 2,
191 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
192 //!         }
193 //!     );
194 //!
195 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
196 //!     {
197 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
198 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
199 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
200 //!
201 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
202 //!     }
203 //!
204 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
205 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
206 //!
207 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
208 //!         // guarantee the value is still allocated, we need to call
209 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
210 //!         //
211 //!         // In this case we know the value still exists, so we simply
212 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
213 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
214 //!
215 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
216 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
217 //!     }
218 //!
219 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
220 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
221 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
222 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
223 //! }
224 //! ```
225 //!
226 //! [`Rc`]: struct.Rc.html
227 //! [`Weak`]: struct.Weak.html
228 //! [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
229 //! [`Cell`]: ../../std/cell/struct.Cell.html
230 //! [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
231 //! [send]: ../../std/marker/trait.Send.html
232 //! [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
233 //! [`Deref`]: ../../std/ops/trait.Deref.html
234 //! [downgrade]: struct.Rc.html#method.downgrade
235 //! [upgrade]: struct.Weak.html#method.upgrade
236 //! [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
237 //! [mutability]: ../../std/cell/index.html#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
238
239 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
240
241 #[cfg(not(test))]
242 use boxed::Box;
243 #[cfg(test)]
244 use std::boxed::Box;
245
246 use core::any::Any;
247 use core::borrow;
248 use core::cell::Cell;
249 use core::cmp::Ordering;
250 use core::fmt;
251 use core::hash::{Hash, Hasher};
252 use core::intrinsics::abort;
253 use core::marker;
254 use core::marker::{Unpin, Unsize, PhantomData};
255 use core::mem::{self, align_of_val, forget, size_of_val};
256 use core::ops::Deref;
257 use core::ops::{CoerceUnsized, DispatchFromDyn};
258 use core::pin::Pin;
259 use core::ptr::{self, NonNull};
260 use core::convert::From;
261 use core::usize;
262
263 use alloc::{Global, Alloc, Layout, box_free, handle_alloc_error};
264 use string::String;
265 use vec::Vec;
266
267 struct RcBox<T: ?Sized> {
268     strong: Cell<usize>,
269     weak: Cell<usize>,
270     value: T,
271 }
272
273 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
274 /// Counted'.
275 ///
276 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
277 ///
278 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
279 /// that you have to call them as e.g. [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
280 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner
281 /// type `T`.
282 ///
283 /// [get_mut]: #method.get_mut
284 #[cfg_attr(not(test), lang = "rc")]
285 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
286 pub struct Rc<T: ?Sized> {
287     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
288     phantom: PhantomData<T>,
289 }
290
291 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
292 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
293 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
294 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
295
296 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
297 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
298
299 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
300 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
301
302 impl<T> Rc<T> {
303     /// Constructs a new `Rc<T>`.
304     ///
305     /// # Examples
306     ///
307     /// ```
308     /// use std::rc::Rc;
309     ///
310     /// let five = Rc::new(5);
311     /// ```
312     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
313     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
314         Rc {
315             // there is an implicit weak pointer owned by all the strong
316             // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
317             // the allocation while the strong destructor is running, even
318             // if the weak pointer is stored inside the strong one.
319             ptr: Box::into_raw_non_null(box RcBox {
320                 strong: Cell::new(1),
321                 weak: Cell::new(1),
322                 value,
323             }),
324             phantom: PhantomData,
325         }
326     }
327
328     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
329     pub fn pinned(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
330         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
331     }
332
333     /// Returns the contained value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
334     ///
335     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Rc` that was
336     /// passed in.
337     ///
338     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
339     ///
340     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
341     ///
342     /// # Examples
343     ///
344     /// ```
345     /// use std::rc::Rc;
346     ///
347     /// let x = Rc::new(3);
348     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
349     ///
350     /// let x = Rc::new(4);
351     /// let _y = Rc::clone(&x);
352     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
353     /// ```
354     #[inline]
355     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
356     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
357         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
358             unsafe {
359                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
360
361                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
362                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
363                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
364                 // fake Weak.
365                 this.dec_strong();
366                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
367                 forget(this);
368                 Ok(val)
369             }
370         } else {
371             Err(this)
372         }
373     }
374 }
375
376 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
377     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
378     ///
379     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
380     /// [`Rc::from_raw`][from_raw].
381     ///
382     /// [from_raw]: struct.Rc.html#method.from_raw
383     ///
384     /// # Examples
385     ///
386     /// ```
387     /// use std::rc::Rc;
388     ///
389     /// let x = Rc::new(10);
390     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
391     /// assert_eq!(unsafe { *x_ptr }, 10);
392     /// ```
393     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
394     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
395         let ptr: *const T = &*this;
396         mem::forget(this);
397         ptr
398     }
399
400     /// Constructs an `Rc` from a raw pointer.
401     ///
402     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to a
403     /// [`Rc::into_raw`][into_raw].
404     ///
405     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory problems. For example, a
406     /// double-free may occur if the function is called twice on the same raw pointer.
407     ///
408     /// [into_raw]: struct.Rc.html#method.into_raw
409     ///
410     /// # Examples
411     ///
412     /// ```
413     /// use std::rc::Rc;
414     ///
415     /// let x = Rc::new(10);
416     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
417     ///
418     /// unsafe {
419     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
420     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
421     ///     assert_eq!(*x, 10);
422     ///
423     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory unsafe.
424     /// }
425     ///
426     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
427     /// ```
428     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
429     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
430         // Align the unsized value to the end of the RcBox.
431         // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
432         let align = align_of_val(&*ptr);
433         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
434         let offset = (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize;
435
436         // Reverse the offset to find the original RcBox.
437         let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
438         let rc_ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
439
440         Rc {
441             ptr: NonNull::new_unchecked(rc_ptr),
442             phantom: PhantomData,
443         }
444     }
445
446     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this value.
447     ///
448     /// [weak]: struct.Weak.html
449     ///
450     /// # Examples
451     ///
452     /// ```
453     /// use std::rc::Rc;
454     ///
455     /// let five = Rc::new(5);
456     ///
457     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
458     /// ```
459     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
460     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
461         this.inc_weak();
462         // Make sure we do not create a dangling Weak
463         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
464         Weak { ptr: this.ptr }
465     }
466
467     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this value.
468     ///
469     /// [weak]: struct.Weak.html
470     ///
471     /// # Examples
472     ///
473     /// ```
474     /// use std::rc::Rc;
475     ///
476     /// let five = Rc::new(5);
477     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
478     ///
479     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
480     /// ```
481     #[inline]
482     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
483     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
484         this.weak() - 1
485     }
486
487     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this value.
488     ///
489     /// # Examples
490     ///
491     /// ```
492     /// use std::rc::Rc;
493     ///
494     /// let five = Rc::new(5);
495     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
496     ///
497     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
498     /// ```
499     #[inline]
500     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
501     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
502         this.strong()
503     }
504
505     /// Returns true if there are no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to
506     /// this inner value.
507     ///
508     /// [weak]: struct.Weak.html
509     #[inline]
510     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
511         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
512     }
513
514     /// Returns a mutable reference to the inner value, if there are
515     /// no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same value.
516     ///
517     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
518     /// mutate a shared value.
519     ///
520     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
521     /// the inner value when it's shared.
522     ///
523     /// [weak]: struct.Weak.html
524     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
525     /// [make_mut]: struct.Rc.html#method.make_mut
526     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
527     ///
528     /// # Examples
529     ///
530     /// ```
531     /// use std::rc::Rc;
532     ///
533     /// let mut x = Rc::new(3);
534     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
535     /// assert_eq!(*x, 4);
536     ///
537     /// let _y = Rc::clone(&x);
538     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
539     /// ```
540     #[inline]
541     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
542     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
543         if Rc::is_unique(this) {
544             unsafe {
545                 Some(&mut this.ptr.as_mut().value)
546             }
547         } else {
548             None
549         }
550     }
551
552     #[inline]
553     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
554     /// Returns true if the two `Rc`s point to the same value (not
555     /// just values that compare as equal).
556     ///
557     /// # Examples
558     ///
559     /// ```
560     /// use std::rc::Rc;
561     ///
562     /// let five = Rc::new(5);
563     /// let same_five = Rc::clone(&five);
564     /// let other_five = Rc::new(5);
565     ///
566     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
567     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
568     /// ```
569     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
570         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
571     }
572 }
573
574 impl<T: Clone> Rc<T> {
575     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
576     ///
577     /// If there are other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same value,
578     /// then `make_mut` will invoke [`clone`][clone] on the inner value to
579     /// ensure unique ownership. This is also referred to as clone-on-write.
580     ///
581     /// See also [`get_mut`][get_mut], which will fail rather than cloning.
582     ///
583     /// [weak]: struct.Weak.html
584     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
585     /// [get_mut]: struct.Rc.html#method.get_mut
586     ///
587     /// # Examples
588     ///
589     /// ```
590     /// use std::rc::Rc;
591     ///
592     /// let mut data = Rc::new(5);
593     ///
594     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
595     /// let mut other_data = Rc::clone(&data);    // Won't clone inner data
596     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Clones inner data
597     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
598     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;  // Won't clone anything
599     ///
600     /// // Now `data` and `other_data` point to different values.
601     /// assert_eq!(*data, 8);
602     /// assert_eq!(*other_data, 12);
603     /// ```
604     #[inline]
605     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
606     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
607         if Rc::strong_count(this) != 1 {
608             // Gotta clone the data, there are other Rcs
609             *this = Rc::new((**this).clone())
610         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
611             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
612             unsafe {
613                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&this.ptr.as_ref().value));
614                 mem::swap(this, &mut swap);
615                 swap.dec_strong();
616                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
617                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
618                 swap.dec_weak();
619                 forget(swap);
620             }
621         }
622         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
623         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
624         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
625         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
626         // reference to the inner value.
627         unsafe {
628             &mut this.ptr.as_mut().value
629         }
630     }
631 }
632
633 impl Rc<dyn Any> {
634     #[inline]
635     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
636     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
637     ///
638     /// # Examples
639     ///
640     /// ```
641     /// use std::any::Any;
642     /// use std::rc::Rc;
643     ///
644     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
645     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
646     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
647     ///     }
648     /// }
649     ///
650     /// fn main() {
651     ///     let my_string = "Hello World".to_string();
652     ///     print_if_string(Rc::new(my_string));
653     ///     print_if_string(Rc::new(0i8));
654     /// }
655     /// ```
656     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
657         if (*self).is::<T>() {
658             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
659             forget(self);
660             Ok(Rc { ptr, phantom: PhantomData })
661         } else {
662             Err(self)
663         }
664     }
665 }
666
667 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
668     // Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized value
669     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
670         // Calculate layout using the given value.
671         // Previously, layout was calculated on the expression
672         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
673         // reference (see #54908).
674         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>()
675             .extend(Layout::for_value(&*ptr)).unwrap().0
676             .pad_to_align().unwrap();
677
678         let mem = Global.alloc(layout)
679             .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
680
681         // Initialize the RcBox
682         let inner = set_data_ptr(ptr as *mut T, mem.as_ptr() as *mut u8) as *mut RcBox<T>;
683         debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
684
685         ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
686         ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
687
688         inner
689     }
690
691     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
692         unsafe {
693             let box_unique = Box::into_unique(v);
694             let bptr = box_unique.as_ptr();
695
696             let value_size = size_of_val(&*bptr);
697             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
698
699             // Copy value as bytes
700             ptr::copy_nonoverlapping(
701                 bptr as *const T as *const u8,
702                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
703                 value_size);
704
705             // Free the allocation without dropping its contents
706             box_free(box_unique);
707
708             Rc { ptr: NonNull::new_unchecked(ptr), phantom: PhantomData }
709         }
710     }
711 }
712
713 // Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
714 //
715 // For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
716 // unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
717 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
718     ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
719     ptr
720 }
721
722 impl<T> Rc<[T]> {
723     // Copy elements from slice into newly allocated Rc<[T]>
724     //
725     // Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
726     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
727         let v_ptr = v as *const [T];
728         let ptr = Self::allocate_for_ptr(v_ptr);
729
730         ptr::copy_nonoverlapping(
731             v.as_ptr(),
732             &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T,
733             v.len());
734
735         Rc { ptr: NonNull::new_unchecked(ptr), phantom: PhantomData }
736     }
737 }
738
739 trait RcFromSlice<T> {
740     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
741 }
742
743 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
744     #[inline]
745     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
746         // Panic guard while cloning T elements.
747         // In the event of a panic, elements that have been written
748         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
749         struct Guard<T> {
750             mem: NonNull<u8>,
751             elems: *mut T,
752             layout: Layout,
753             n_elems: usize,
754         }
755
756         impl<T> Drop for Guard<T> {
757             fn drop(&mut self) {
758                 use core::slice::from_raw_parts_mut;
759
760                 unsafe {
761                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
762                     ptr::drop_in_place(slice);
763
764                     Global.dealloc(self.mem, self.layout.clone());
765                 }
766             }
767         }
768
769         unsafe {
770             let v_ptr = v as *const [T];
771             let ptr = Self::allocate_for_ptr(v_ptr);
772
773             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
774             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
775
776             // Pointer to first element
777             let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
778
779             let mut guard = Guard{
780                 mem: NonNull::new_unchecked(mem),
781                 elems: elems,
782                 layout: layout,
783                 n_elems: 0,
784             };
785
786             for (i, item) in v.iter().enumerate() {
787                 ptr::write(elems.add(i), item.clone());
788                 guard.n_elems += 1;
789             }
790
791             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
792             forget(guard);
793
794             Rc { ptr: NonNull::new_unchecked(ptr), phantom: PhantomData }
795         }
796     }
797 }
798
799 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
800     #[inline]
801     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
802         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
803     }
804 }
805
806 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
807 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
808     type Target = T;
809
810     #[inline(always)]
811     fn deref(&self) -> &T {
812         &self.inner().value
813     }
814 }
815
816 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
817 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
818     /// Drops the `Rc`.
819     ///
820     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
821     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
822     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
823     ///
824     /// # Examples
825     ///
826     /// ```
827     /// use std::rc::Rc;
828     ///
829     /// struct Foo;
830     ///
831     /// impl Drop for Foo {
832     ///     fn drop(&mut self) {
833     ///         println!("dropped!");
834     ///     }
835     /// }
836     ///
837     /// let foo  = Rc::new(Foo);
838     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
839     ///
840     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
841     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
842     /// ```
843     fn drop(&mut self) {
844         unsafe {
845             self.dec_strong();
846             if self.strong() == 0 {
847                 // destroy the contained object
848                 ptr::drop_in_place(self.ptr.as_mut());
849
850                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
851                 // destroyed the contents.
852                 self.dec_weak();
853
854                 if self.weak() == 0 {
855                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
856                 }
857             }
858         }
859     }
860 }
861
862 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
863 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
864     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
865     ///
866     /// This creates another pointer to the same inner value, increasing the
867     /// strong reference count.
868     ///
869     /// # Examples
870     ///
871     /// ```
872     /// use std::rc::Rc;
873     ///
874     /// let five = Rc::new(5);
875     ///
876     /// let _ = Rc::clone(&five);
877     /// ```
878     #[inline]
879     fn clone(&self) -> Rc<T> {
880         self.inc_strong();
881         Rc { ptr: self.ptr, phantom: PhantomData }
882     }
883 }
884
885 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
886 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
887     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
888     ///
889     /// # Examples
890     ///
891     /// ```
892     /// use std::rc::Rc;
893     ///
894     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
895     /// assert_eq!(*x, 0);
896     /// ```
897     #[inline]
898     fn default() -> Rc<T> {
899         Rc::new(Default::default())
900     }
901 }
902
903 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
904 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
905     /// Equality for two `Rc`s.
906     ///
907     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal.
908     ///
909     /// # Examples
910     ///
911     /// ```
912     /// use std::rc::Rc;
913     ///
914     /// let five = Rc::new(5);
915     ///
916     /// assert!(five == Rc::new(5));
917     /// ```
918     #[inline(always)]
919     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
920         **self == **other
921     }
922
923     /// Inequality for two `Rc`s.
924     ///
925     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
926     ///
927     /// # Examples
928     ///
929     /// ```
930     /// use std::rc::Rc;
931     ///
932     /// let five = Rc::new(5);
933     ///
934     /// assert!(five != Rc::new(6));
935     /// ```
936     #[inline(always)]
937     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
938         **self != **other
939     }
940 }
941
942 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
943 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
944
945 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
946 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
947     /// Partial comparison for two `Rc`s.
948     ///
949     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
950     ///
951     /// # Examples
952     ///
953     /// ```
954     /// use std::rc::Rc;
955     /// use std::cmp::Ordering;
956     ///
957     /// let five = Rc::new(5);
958     ///
959     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
960     /// ```
961     #[inline(always)]
962     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
963         (**self).partial_cmp(&**other)
964     }
965
966     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
967     ///
968     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
969     ///
970     /// # Examples
971     ///
972     /// ```
973     /// use std::rc::Rc;
974     ///
975     /// let five = Rc::new(5);
976     ///
977     /// assert!(five < Rc::new(6));
978     /// ```
979     #[inline(always)]
980     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
981         **self < **other
982     }
983
984     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
985     ///
986     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
987     ///
988     /// # Examples
989     ///
990     /// ```
991     /// use std::rc::Rc;
992     ///
993     /// let five = Rc::new(5);
994     ///
995     /// assert!(five <= Rc::new(5));
996     /// ```
997     #[inline(always)]
998     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
999         **self <= **other
1000     }
1001
1002     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1003     ///
1004     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1005     ///
1006     /// # Examples
1007     ///
1008     /// ```
1009     /// use std::rc::Rc;
1010     ///
1011     /// let five = Rc::new(5);
1012     ///
1013     /// assert!(five > Rc::new(4));
1014     /// ```
1015     #[inline(always)]
1016     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1017         **self > **other
1018     }
1019
1020     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1021     ///
1022     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1023     ///
1024     /// # Examples
1025     ///
1026     /// ```
1027     /// use std::rc::Rc;
1028     ///
1029     /// let five = Rc::new(5);
1030     ///
1031     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1032     /// ```
1033     #[inline(always)]
1034     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1035         **self >= **other
1036     }
1037 }
1038
1039 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1040 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1041     /// Comparison for two `Rc`s.
1042     ///
1043     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1044     ///
1045     /// # Examples
1046     ///
1047     /// ```
1048     /// use std::rc::Rc;
1049     /// use std::cmp::Ordering;
1050     ///
1051     /// let five = Rc::new(5);
1052     ///
1053     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1054     /// ```
1055     #[inline]
1056     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1057         (**self).cmp(&**other)
1058     }
1059 }
1060
1061 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1062 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1063     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1064         (**self).hash(state);
1065     }
1066 }
1067
1068 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1069 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1070     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1071         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1072     }
1073 }
1074
1075 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1076 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1077     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1078         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1079     }
1080 }
1081
1082 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1083 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1084     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1085         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1086     }
1087 }
1088
1089 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1090 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1091     fn from(t: T) -> Self {
1092         Rc::new(t)
1093     }
1094 }
1095
1096 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1097 impl<'a, T: Clone> From<&'a [T]> for Rc<[T]> {
1098     #[inline]
1099     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1100         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1101     }
1102 }
1103
1104 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1105 impl<'a> From<&'a str> for Rc<str> {
1106     #[inline]
1107     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1108         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1109         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1110     }
1111 }
1112
1113 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1114 impl From<String> for Rc<str> {
1115     #[inline]
1116     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1117         Rc::from(&v[..])
1118     }
1119 }
1120
1121 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1122 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1123     #[inline]
1124     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1125         Rc::from_box(v)
1126     }
1127 }
1128
1129 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1130 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1131     #[inline]
1132     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1133         unsafe {
1134             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1135
1136             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1137             v.set_len(0);
1138
1139             rc
1140         }
1141     }
1142 }
1143
1144 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
1145 /// managed value. The value is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
1146 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Rc`]`<T>>`.
1147 ///
1148 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
1149 /// prevent the inner value from being dropped, and `Weak` itself makes no
1150 /// guarantees about the value still being present and may return [`None`]
1151 /// when [`upgrade`]d.
1152 ///
1153 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the value
1154 /// within [`Rc`] without extending its lifetime. It is also used to prevent
1155 /// circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
1156 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
1157 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
1158 /// pointers from children back to their parents.
1159 ///
1160 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
1161 ///
1162 /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1163 /// [`Rc::downgrade`]: struct.Rc.html#method.downgrade
1164 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1165 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
1166 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1167 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1168 pub struct Weak<T: ?Sized> {
1169     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
1170     // but it is not necessarily a valid pointer.
1171     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
1172     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
1173     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
1174     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
1175 }
1176
1177 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1178 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
1179 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1180 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
1181
1182 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1183 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
1184
1185 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
1186 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
1187
1188 impl<T> Weak<T> {
1189     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1190     /// Calling [`upgrade`][Weak::upgrade] on the return value always gives [`None`].
1191     ///
1192     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1193     ///
1194     /// # Examples
1195     ///
1196     /// ```
1197     /// use std::rc::Weak;
1198     ///
1199     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1200     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1201     /// ```
1202     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1203     pub fn new() -> Weak<T> {
1204         Weak {
1205             ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut RcBox<T>).expect("MAX is not 0"),
1206         }
1207     }
1208 }
1209
1210 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: NonNull<T>) -> bool {
1211     let address = ptr.as_ptr() as *mut () as usize;
1212     address == usize::MAX
1213 }
1214
1215 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1216     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], extending
1217     /// the lifetime of the value if successful.
1218     ///
1219     /// Returns [`None`] if the value has since been dropped.
1220     ///
1221     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1222     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1223     ///
1224     /// # Examples
1225     ///
1226     /// ```
1227     /// use std::rc::Rc;
1228     ///
1229     /// let five = Rc::new(5);
1230     ///
1231     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
1232     ///
1233     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
1234     /// assert!(strong_five.is_some());
1235     ///
1236     /// // Destroy all strong pointers.
1237     /// drop(strong_five);
1238     /// drop(five);
1239     ///
1240     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1241     /// ```
1242     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1243     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
1244         let inner = self.inner()?;
1245         if inner.strong() == 0 {
1246             None
1247         } else {
1248             inner.inc_strong();
1249             Some(Rc { ptr: self.ptr, phantom: PhantomData })
1250         }
1251     }
1252
1253     /// Return `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`,
1254     /// i.e. this `Weak` was created by `Weak::new`
1255     #[inline]
1256     fn inner(&self) -> Option<&RcBox<T>> {
1257         if is_dangling(self.ptr) {
1258             None
1259         } else {
1260             Some(unsafe { self.ptr.as_ref() })
1261         }
1262     }
1263 }
1264
1265 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1266 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1267     /// Drops the `Weak` pointer.
1268     ///
1269     /// # Examples
1270     ///
1271     /// ```
1272     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1273     ///
1274     /// struct Foo;
1275     ///
1276     /// impl Drop for Foo {
1277     ///     fn drop(&mut self) {
1278     ///         println!("dropped!");
1279     ///     }
1280     /// }
1281     ///
1282     /// let foo = Rc::new(Foo);
1283     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
1284     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1285     ///
1286     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1287     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1288     ///
1289     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1290     /// ```
1291     fn drop(&mut self) {
1292         if let Some(inner) = self.inner() {
1293             inner.dec_weak();
1294             // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
1295             // the strong pointers have disappeared.
1296             if inner.weak() == 0 {
1297                 unsafe {
1298                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1299                 }
1300             }
1301         }
1302     }
1303 }
1304
1305 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1306 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1307     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same value.
1308     ///
1309     /// # Examples
1310     ///
1311     /// ```
1312     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1313     ///
1314     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
1315     ///
1316     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1317     /// ```
1318     #[inline]
1319     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1320         if let Some(inner) = self.inner() {
1321             inner.inc_weak()
1322         }
1323         Weak { ptr: self.ptr }
1324     }
1325 }
1326
1327 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1328 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
1329     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1330         write!(f, "(Weak)")
1331     }
1332 }
1333
1334 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1335 impl<T> Default for Weak<T> {
1336     /// Constructs a new `Weak<T>`, allocating memory for `T` without initializing
1337     /// it. Calling [`upgrade`][Weak::upgrade] on the return value always gives [`None`].
1338     ///
1339     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1340     ///
1341     /// # Examples
1342     ///
1343     /// ```
1344     /// use std::rc::Weak;
1345     ///
1346     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1347     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1348     /// ```
1349     fn default() -> Weak<T> {
1350         Weak::new()
1351     }
1352 }
1353
1354 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
1355 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
1356 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
1357 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
1358 // what happens -- no real program should ever experience this.
1359 //
1360 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
1361 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
1362
1363 #[doc(hidden)]
1364 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
1365     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
1366
1367     #[inline]
1368     fn strong(&self) -> usize {
1369         self.inner().strong.get()
1370     }
1371
1372     #[inline]
1373     fn inc_strong(&self) {
1374         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
1375         // The reference count will never be zero when this is called;
1376         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
1377         // an otherwise missed optimization.
1378         if self.strong() == 0 || self.strong() == usize::max_value() {
1379             unsafe { abort(); }
1380         }
1381         self.inner().strong.set(self.strong() + 1);
1382     }
1383
1384     #[inline]
1385     fn dec_strong(&self) {
1386         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
1387     }
1388
1389     #[inline]
1390     fn weak(&self) -> usize {
1391         self.inner().weak.get()
1392     }
1393
1394     #[inline]
1395     fn inc_weak(&self) {
1396         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
1397         // The reference count will never be zero when this is called;
1398         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
1399         // an otherwise missed optimization.
1400         if self.weak() == 0 || self.weak() == usize::max_value() {
1401             unsafe { abort(); }
1402         }
1403         self.inner().weak.set(self.weak() + 1);
1404     }
1405
1406     #[inline]
1407     fn dec_weak(&self) {
1408         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
1409     }
1410 }
1411
1412 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
1413     #[inline(always)]
1414     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
1415         unsafe {
1416             self.ptr.as_ref()
1417         }
1418     }
1419 }
1420
1421 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for RcBox<T> {
1422     #[inline(always)]
1423     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
1424         self
1425     }
1426 }
1427
1428 #[cfg(test)]
1429 mod tests {
1430     use super::{Rc, Weak};
1431     use std::boxed::Box;
1432     use std::cell::RefCell;
1433     use std::option::Option;
1434     use std::option::Option::{None, Some};
1435     use std::result::Result::{Err, Ok};
1436     use std::mem::drop;
1437     use std::clone::Clone;
1438     use std::convert::From;
1439
1440     #[test]
1441     fn test_clone() {
1442         let x = Rc::new(RefCell::new(5));
1443         let y = x.clone();
1444         *x.borrow_mut() = 20;
1445         assert_eq!(*y.borrow(), 20);
1446     }
1447
1448     #[test]
1449     fn test_simple() {
1450         let x = Rc::new(5);
1451         assert_eq!(*x, 5);
1452     }
1453
1454     #[test]
1455     fn test_simple_clone() {
1456         let x = Rc::new(5);
1457         let y = x.clone();
1458         assert_eq!(*x, 5);
1459         assert_eq!(*y, 5);
1460     }
1461
1462     #[test]
1463     fn test_destructor() {
1464         let x: Rc<Box<_>> = Rc::new(box 5);
1465         assert_eq!(**x, 5);
1466     }
1467
1468     #[test]
1469     fn test_live() {
1470         let x = Rc::new(5);
1471         let y = Rc::downgrade(&x);
1472         assert!(y.upgrade().is_some());
1473     }
1474
1475     #[test]
1476     fn test_dead() {
1477         let x = Rc::new(5);
1478         let y = Rc::downgrade(&x);
1479         drop(x);
1480         assert!(y.upgrade().is_none());
1481     }
1482
1483     #[test]
1484     fn weak_self_cyclic() {
1485         struct Cycle {
1486             x: RefCell<Option<Weak<Cycle>>>,
1487         }
1488
1489         let a = Rc::new(Cycle { x: RefCell::new(None) });
1490         let b = Rc::downgrade(&a.clone());
1491         *a.x.borrow_mut() = Some(b);
1492
1493         // hopefully we don't double-free (or leak)...
1494     }
1495
1496     #[test]
1497     fn is_unique() {
1498         let x = Rc::new(3);
1499         assert!(Rc::is_unique(&x));
1500         let y = x.clone();
1501         assert!(!Rc::is_unique(&x));
1502         drop(y);
1503         assert!(Rc::is_unique(&x));
1504         let w = Rc::downgrade(&x);
1505         assert!(!Rc::is_unique(&x));
1506         drop(w);
1507         assert!(Rc::is_unique(&x));
1508     }
1509
1510     #[test]
1511     fn test_strong_count() {
1512         let a = Rc::new(0);
1513         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1514         let w = Rc::downgrade(&a);
1515         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1516         let b = w.upgrade().expect("upgrade of live rc failed");
1517         assert!(Rc::strong_count(&b) == 2);
1518         assert!(Rc::strong_count(&a) == 2);
1519         drop(w);
1520         drop(a);
1521         assert!(Rc::strong_count(&b) == 1);
1522         let c = b.clone();
1523         assert!(Rc::strong_count(&b) == 2);
1524         assert!(Rc::strong_count(&c) == 2);
1525     }
1526
1527     #[test]
1528     fn test_weak_count() {
1529         let a = Rc::new(0);
1530         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1531         assert!(Rc::weak_count(&a) == 0);
1532         let w = Rc::downgrade(&a);
1533         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1534         assert!(Rc::weak_count(&a) == 1);
1535         drop(w);
1536         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1537         assert!(Rc::weak_count(&a) == 0);
1538         let c = a.clone();
1539         assert!(Rc::strong_count(&a) == 2);
1540         assert!(Rc::weak_count(&a) == 0);
1541         drop(c);
1542     }
1543
1544     #[test]
1545     fn try_unwrap() {
1546         let x = Rc::new(3);
1547         assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
1548         let x = Rc::new(4);
1549         let _y = x.clone();
1550         assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Err(Rc::new(4)));
1551         let x = Rc::new(5);
1552         let _w = Rc::downgrade(&x);
1553         assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(5));
1554     }
1555
1556     #[test]
1557     fn into_from_raw() {
1558         let x = Rc::new(box "hello");
1559         let y = x.clone();
1560
1561         let x_ptr = Rc::into_raw(x);
1562         drop(y);
1563         unsafe {
1564             assert_eq!(**x_ptr, "hello");
1565
1566             let x = Rc::from_raw(x_ptr);
1567             assert_eq!(**x, "hello");
1568
1569             assert_eq!(Rc::try_unwrap(x).map(|x| *x), Ok("hello"));
1570         }
1571     }
1572
1573     #[test]
1574     fn test_into_from_raw_unsized() {
1575         use std::fmt::Display;
1576         use std::string::ToString;
1577
1578         let rc: Rc<str> = Rc::from("foo");
1579
1580         let ptr = Rc::into_raw(rc.clone());
1581         let rc2 = unsafe { Rc::from_raw(ptr) };
1582
1583         assert_eq!(unsafe { &*ptr }, "foo");
1584         assert_eq!(rc, rc2);
1585
1586         let rc: Rc<dyn Display> = Rc::new(123);
1587
1588         let ptr = Rc::into_raw(rc.clone());
1589         let rc2 = unsafe { Rc::from_raw(ptr) };
1590
1591         assert_eq!(unsafe { &*ptr }.to_string(), "123");
1592         assert_eq!(rc2.to_string(), "123");
1593     }
1594
1595     #[test]
1596     fn get_mut() {
1597         let mut x = Rc::new(3);
1598         *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1599         assert_eq!(*x, 4);
1600         let y = x.clone();
1601         assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1602         drop(y);
1603         assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_some());
1604         let _w = Rc::downgrade(&x);
1605         assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1606     }
1607
1608     #[test]
1609     fn test_cowrc_clone_make_unique() {
1610         let mut cow0 = Rc::new(75);
1611         let mut cow1 = cow0.clone();
1612         let mut cow2 = cow1.clone();
1613
1614         assert!(75 == *Rc::make_mut(&mut cow0));
1615         assert!(75 == *Rc::make_mut(&mut cow1));
1616         assert!(75 == *Rc::make_mut(&mut cow2));
1617
1618         *Rc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1619         *Rc::make_mut(&mut cow1) += 2;
1620         *Rc::make_mut(&mut cow2) += 3;
1621
1622         assert!(76 == *cow0);
1623         assert!(77 == *cow1);
1624         assert!(78 == *cow2);
1625
1626         // none should point to the same backing memory
1627         assert!(*cow0 != *cow1);
1628         assert!(*cow0 != *cow2);
1629         assert!(*cow1 != *cow2);
1630     }
1631
1632     #[test]
1633     fn test_cowrc_clone_unique2() {
1634         let mut cow0 = Rc::new(75);
1635         let cow1 = cow0.clone();
1636         let cow2 = cow1.clone();
1637
1638         assert!(75 == *cow0);
1639         assert!(75 == *cow1);
1640         assert!(75 == *cow2);
1641
1642         *Rc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1643
1644         assert!(76 == *cow0);
1645         assert!(75 == *cow1);
1646         assert!(75 == *cow2);
1647
1648         // cow1 and cow2 should share the same contents
1649         // cow0 should have a unique reference
1650         assert!(*cow0 != *cow1);
1651         assert!(*cow0 != *cow2);
1652         assert!(*cow1 == *cow2);
1653     }
1654
1655     #[test]
1656     fn test_cowrc_clone_weak() {
1657         let mut cow0 = Rc::new(75);
1658         let cow1_weak = Rc::downgrade(&cow0);
1659
1660         assert!(75 == *cow0);
1661         assert!(75 == *cow1_weak.upgrade().unwrap());
1662
1663         *Rc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1664
1665         assert!(76 == *cow0);
1666         assert!(cow1_weak.upgrade().is_none());
1667     }
1668
1669     #[test]
1670     fn test_show() {
1671         let foo = Rc::new(75);
1672         assert_eq!(format!("{:?}", foo), "75");
1673     }
1674
1675     #[test]
1676     fn test_unsized() {
1677         let foo: Rc<[i32]> = Rc::new([1, 2, 3]);
1678         assert_eq!(foo, foo.clone());
1679     }
1680
1681     #[test]
1682     fn test_from_owned() {
1683         let foo = 123;
1684         let foo_rc = Rc::from(foo);
1685         assert!(123 == *foo_rc);
1686     }
1687
1688     #[test]
1689     fn test_new_weak() {
1690         let foo: Weak<usize> = Weak::new();
1691         assert!(foo.upgrade().is_none());
1692     }
1693
1694     #[test]
1695     fn test_ptr_eq() {
1696         let five = Rc::new(5);
1697         let same_five = five.clone();
1698         let other_five = Rc::new(5);
1699
1700         assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
1701         assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
1702     }
1703
1704     #[test]
1705     fn test_from_str() {
1706         let r: Rc<str> = Rc::from("foo");
1707
1708         assert_eq!(&r[..], "foo");
1709     }
1710
1711     #[test]
1712     fn test_copy_from_slice() {
1713         let s: &[u32] = &[1, 2, 3];
1714         let r: Rc<[u32]> = Rc::from(s);
1715
1716         assert_eq!(&r[..], [1, 2, 3]);
1717     }
1718
1719     #[test]
1720     fn test_clone_from_slice() {
1721         #[derive(Clone, Debug, Eq, PartialEq)]
1722         struct X(u32);
1723
1724         let s: &[X] = &[X(1), X(2), X(3)];
1725         let r: Rc<[X]> = Rc::from(s);
1726
1727         assert_eq!(&r[..], s);
1728     }
1729
1730     #[test]
1731     #[should_panic]
1732     fn test_clone_from_slice_panic() {
1733         use std::string::{String, ToString};
1734
1735         struct Fail(u32, String);
1736
1737         impl Clone for Fail {
1738             fn clone(&self) -> Fail {
1739                 if self.0 == 2 {
1740                     panic!();
1741                 }
1742                 Fail(self.0, self.1.clone())
1743             }
1744         }
1745
1746         let s: &[Fail] = &[
1747             Fail(0, "foo".to_string()),
1748             Fail(1, "bar".to_string()),
1749             Fail(2, "baz".to_string()),
1750         ];
1751
1752         // Should panic, but not cause memory corruption
1753         let _r: Rc<[Fail]> = Rc::from(s);
1754     }
1755
1756     #[test]
1757     fn test_from_box() {
1758         let b: Box<u32> = box 123;
1759         let r: Rc<u32> = Rc::from(b);
1760
1761         assert_eq!(*r, 123);
1762     }
1763
1764     #[test]
1765     fn test_from_box_str() {
1766         use std::string::String;
1767
1768         let s = String::from("foo").into_boxed_str();
1769         let r: Rc<str> = Rc::from(s);
1770
1771         assert_eq!(&r[..], "foo");
1772     }
1773
1774     #[test]
1775     fn test_from_box_slice() {
1776         let s = vec![1, 2, 3].into_boxed_slice();
1777         let r: Rc<[u32]> = Rc::from(s);
1778
1779         assert_eq!(&r[..], [1, 2, 3]);
1780     }
1781
1782     #[test]
1783     fn test_from_box_trait() {
1784         use std::fmt::Display;
1785         use std::string::ToString;
1786
1787         let b: Box<dyn Display> = box 123;
1788         let r: Rc<dyn Display> = Rc::from(b);
1789
1790         assert_eq!(r.to_string(), "123");
1791     }
1792
1793     #[test]
1794     fn test_from_box_trait_zero_sized() {
1795         use std::fmt::Debug;
1796
1797         let b: Box<dyn Debug> = box ();
1798         let r: Rc<dyn Debug> = Rc::from(b);
1799
1800         assert_eq!(format!("{:?}", r), "()");
1801     }
1802
1803     #[test]
1804     fn test_from_vec() {
1805         let v = vec![1, 2, 3];
1806         let r: Rc<[u32]> = Rc::from(v);
1807
1808         assert_eq!(&r[..], [1, 2, 3]);
1809     }
1810
1811     #[test]
1812     fn test_downcast() {
1813         use std::any::Any;
1814
1815         let r1: Rc<dyn Any> = Rc::new(i32::max_value());
1816         let r2: Rc<dyn Any> = Rc::new("abc");
1817
1818         assert!(r1.clone().downcast::<u32>().is_err());
1819
1820         let r1i32 = r1.downcast::<i32>();
1821         assert!(r1i32.is_ok());
1822         assert_eq!(r1i32.unwrap(), Rc::new(i32::max_value()));
1823
1824         assert!(r2.clone().downcast::<i32>().is_err());
1825
1826         let r2str = r2.downcast::<&'static str>();
1827         assert!(r2str.is_ok());
1828         assert_eq!(r2str.unwrap(), Rc::new("abc"));
1829     }
1830 }
1831
1832 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1833 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
1834     fn borrow(&self) -> &T {
1835         &**self
1836     }
1837 }
1838
1839 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
1840 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
1841     fn as_ref(&self) -> &T {
1842         &**self
1843     }
1844 }
1845
1846 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1847 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> { }