]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/liballoc/rc.rs
42a278de98befd7ccfedd347734e616bd31b6ac4
[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::fmt;
243 use core::hash::{Hash, Hasher};
244 use core::intrinsics::abort;
245 use core::iter;
246 use core::marker::{self, Unpin, Unsize, PhantomData};
247 use core::mem::{self, align_of, align_of_val, forget, size_of_val};
248 use core::ops::{Deref, Receiver, CoerceUnsized, DispatchFromDyn};
249 use core::pin::Pin;
250 use core::ptr::{self, NonNull};
251 use core::slice::{self, from_raw_parts_mut};
252 use core::convert::{From, TryFrom};
253 use core::usize;
254
255 use crate::alloc::{Global, Alloc, Layout, box_free, handle_alloc_error};
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 = "0")]
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 {
300             ptr,
301             phantom: PhantomData,
302         }
303     }
304
305     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
306         Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr))
307     }
308 }
309
310 impl<T> Rc<T> {
311     /// Constructs a new `Rc<T>`.
312     ///
313     /// # Examples
314     ///
315     /// ```
316     /// use std::rc::Rc;
317     ///
318     /// let five = Rc::new(5);
319     /// ```
320     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
321     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
322         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
323         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
324         // the allocation while the strong destructor is running, even
325         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
326         Self::from_inner(Box::into_raw_non_null(box RcBox {
327             strong: Cell::new(1),
328             weak: Cell::new(1),
329             value,
330         }))
331     }
332
333     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
334     ///
335     /// # Examples
336     ///
337     /// ```
338     /// #![feature(new_uninit)]
339     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
340     ///
341     /// use std::rc::Rc;
342     ///
343     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
344     ///
345     /// let five = unsafe {
346     ///     // Deferred initialization:
347     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
348     ///
349     ///     five.assume_init()
350     /// };
351     ///
352     /// assert_eq!(*five, 5)
353     /// ```
354     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
355     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
356         unsafe {
357             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
358                 Layout::new::<T>(),
359                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
360             ))
361         }
362     }
363
364     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
365     /// being filled with `0` bytes.
366     ///
367     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
368     /// incorrect usage of this method.
369     ///
370     /// # Examples
371     ///
372     /// ```
373     /// #![feature(new_uninit)]
374     ///
375     /// use std::rc::Rc;
376     ///
377     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
378     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
379     ///
380     /// assert_eq!(*zero, 0)
381     /// ```
382     ///
383     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
384     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
385     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
386         unsafe {
387             let mut uninit = Self::new_uninit();
388             ptr::write_bytes::<T>(Rc::get_mut_unchecked(&mut uninit).as_mut_ptr(), 0, 1);
389             uninit
390         }
391     }
392
393     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
394     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
395     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
396     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
397         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
398     }
399
400     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
401     ///
402     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Rc` that was
403     /// passed in.
404     ///
405     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
406     ///
407     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
408     ///
409     /// # Examples
410     ///
411     /// ```
412     /// use std::rc::Rc;
413     ///
414     /// let x = Rc::new(3);
415     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
416     ///
417     /// let x = Rc::new(4);
418     /// let _y = Rc::clone(&x);
419     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
420     /// ```
421     #[inline]
422     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
423     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
424         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
425             unsafe {
426                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
427
428                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
429                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
430                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
431                 // fake Weak.
432                 this.dec_strong();
433                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
434                 forget(this);
435                 Ok(val)
436             }
437         } else {
438             Err(this)
439         }
440     }
441 }
442
443 impl<T> Rc<[T]> {
444     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
445     ///
446     /// # Examples
447     ///
448     /// ```
449     /// #![feature(new_uninit)]
450     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
451     ///
452     /// use std::rc::Rc;
453     ///
454     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
455     ///
456     /// let values = unsafe {
457     ///     // Deferred initialization:
458     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
459     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
460     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
461     ///
462     ///     values.assume_init()
463     /// };
464     ///
465     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
466     /// ```
467     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
468     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
469         unsafe {
470             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len))
471         }
472     }
473 }
474
475 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
476     /// Converts to `Rc<T>`.
477     ///
478     /// # Safety
479     ///
480     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
481     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
482     /// really is in an initialized state.
483     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
484     /// causes immediate undefined behavior.
485     ///
486     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
487     ///
488     /// # Examples
489     ///
490     /// ```
491     /// #![feature(new_uninit)]
492     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
493     ///
494     /// use std::rc::Rc;
495     ///
496     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
497     ///
498     /// let five = unsafe {
499     ///     // Deferred initialization:
500     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
501     ///
502     ///     five.assume_init()
503     /// };
504     ///
505     /// assert_eq!(*five, 5)
506     /// ```
507     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
508     #[inline]
509     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
510         Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
511     }
512 }
513
514 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
515     /// Converts to `Rc<[T]>`.
516     ///
517     /// # Safety
518     ///
519     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
520     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
521     /// really is in an initialized state.
522     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
523     /// causes immediate undefined behavior.
524     ///
525     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
526     ///
527     /// # Examples
528     ///
529     /// ```
530     /// #![feature(new_uninit)]
531     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
532     ///
533     /// use std::rc::Rc;
534     ///
535     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
536     ///
537     /// let values = unsafe {
538     ///     // Deferred initialization:
539     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
540     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
541     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
542     ///
543     ///     values.assume_init()
544     /// };
545     ///
546     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
547     /// ```
548     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
549     #[inline]
550     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
551         Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _)
552     }
553 }
554
555 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
556     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
557     ///
558     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
559     /// [`Rc::from_raw`][from_raw].
560     ///
561     /// [from_raw]: struct.Rc.html#method.from_raw
562     ///
563     /// # Examples
564     ///
565     /// ```
566     /// use std::rc::Rc;
567     ///
568     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
569     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
570     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
571     /// ```
572     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
573     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
574         let ptr: *const T = &*this;
575         mem::forget(this);
576         ptr
577     }
578
579     /// Constructs an `Rc` from a raw pointer.
580     ///
581     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to a
582     /// [`Rc::into_raw`][into_raw].
583     ///
584     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory problems. For example, a
585     /// double-free may occur if the function is called twice on the same raw pointer.
586     ///
587     /// [into_raw]: struct.Rc.html#method.into_raw
588     ///
589     /// # Examples
590     ///
591     /// ```
592     /// use std::rc::Rc;
593     ///
594     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
595     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
596     ///
597     /// unsafe {
598     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
599     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
600     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
601     ///
602     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
603     /// }
604     ///
605     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
606     /// ```
607     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
608     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
609         let offset = data_offset(ptr);
610
611         // Reverse the offset to find the original RcBox.
612         let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
613         let rc_ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
614
615         Self::from_ptr(rc_ptr)
616     }
617
618     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer as `NonNull<T>`.
619     ///
620     /// # Examples
621     ///
622     /// ```
623     /// #![feature(rc_into_raw_non_null)]
624     ///
625     /// use std::rc::Rc;
626     ///
627     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
628     /// let ptr = Rc::into_raw_non_null(x);
629     /// let deref = unsafe { ptr.as_ref() };
630     /// assert_eq!(deref, "hello");
631     /// ```
632     #[unstable(feature = "rc_into_raw_non_null", issue = "47336")]
633     #[inline]
634     pub fn into_raw_non_null(this: Self) -> NonNull<T> {
635         // safe because Rc guarantees its pointer is non-null
636         unsafe { NonNull::new_unchecked(Rc::into_raw(this) as *mut _) }
637     }
638
639     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this allocation.
640     ///
641     /// [weak]: struct.Weak.html
642     ///
643     /// # Examples
644     ///
645     /// ```
646     /// use std::rc::Rc;
647     ///
648     /// let five = Rc::new(5);
649     ///
650     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
651     /// ```
652     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
653     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
654         this.inc_weak();
655         // Make sure we do not create a dangling Weak
656         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
657         Weak { ptr: this.ptr }
658     }
659
660     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this allocation.
661     ///
662     /// [weak]: struct.Weak.html
663     ///
664     /// # Examples
665     ///
666     /// ```
667     /// use std::rc::Rc;
668     ///
669     /// let five = Rc::new(5);
670     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
671     ///
672     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
673     /// ```
674     #[inline]
675     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
676     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
677         this.weak() - 1
678     }
679
680     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
681     ///
682     /// # Examples
683     ///
684     /// ```
685     /// use std::rc::Rc;
686     ///
687     /// let five = Rc::new(5);
688     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
689     ///
690     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
691     /// ```
692     #[inline]
693     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
694     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
695         this.strong()
696     }
697
698     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to
699     /// this allocation.
700     ///
701     /// [weak]: struct.Weak.html
702     #[inline]
703     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
704         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
705     }
706
707     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
708     /// no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same allocation.
709     ///
710     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
711     /// mutate a shared value.
712     ///
713     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
714     /// the inner value when there are other pointers.
715     ///
716     /// [weak]: struct.Weak.html
717     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
718     /// [make_mut]: struct.Rc.html#method.make_mut
719     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
720     ///
721     /// # Examples
722     ///
723     /// ```
724     /// use std::rc::Rc;
725     ///
726     /// let mut x = Rc::new(3);
727     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
728     /// assert_eq!(*x, 4);
729     ///
730     /// let _y = Rc::clone(&x);
731     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
732     /// ```
733     #[inline]
734     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
735     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
736         if Rc::is_unique(this) {
737             unsafe {
738                 Some(Rc::get_mut_unchecked(this))
739             }
740         } else {
741             None
742         }
743     }
744
745     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
746     /// without any check.
747     ///
748     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
749     ///
750     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
751     ///
752     /// # Safety
753     ///
754     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
755     /// for the duration of the returned borrow.
756     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
757     /// for example immediately after `Rc::new`.
758     ///
759     /// # Examples
760     ///
761     /// ```
762     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
763     ///
764     /// use std::rc::Rc;
765     ///
766     /// let mut x = Rc::new(String::new());
767     /// unsafe {
768     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
769     /// }
770     /// assert_eq!(*x, "foo");
771     /// ```
772     #[inline]
773     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
774     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
775         &mut this.ptr.as_mut().value
776     }
777
778     #[inline]
779     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
780     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation
781     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
782     ///
783     /// # Examples
784     ///
785     /// ```
786     /// use std::rc::Rc;
787     ///
788     /// let five = Rc::new(5);
789     /// let same_five = Rc::clone(&five);
790     /// let other_five = Rc::new(5);
791     ///
792     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
793     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
794     /// ```
795     ///
796     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
797     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
798         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
799     }
800 }
801
802 impl<T: Clone> Rc<T> {
803     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
804     ///
805     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
806     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
807     /// referred to as clone-on-write.
808     ///
809     /// If there are no other `Rc` pointers to this allocation, then [`Weak`]
810     /// pointers to this allocation will be disassociated.
811     ///
812     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning.
813     ///
814     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
815     /// [`clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
816     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
817     ///
818     /// # Examples
819     ///
820     /// ```
821     /// use std::rc::Rc;
822     ///
823     /// let mut data = Rc::new(5);
824     ///
825     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
826     /// let mut other_data = Rc::clone(&data);    // Won't clone inner data
827     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Clones inner data
828     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
829     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;  // Won't clone anything
830     ///
831     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
832     /// assert_eq!(*data, 8);
833     /// assert_eq!(*other_data, 12);
834     /// ```
835     ///
836     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
837     ///
838     /// ```
839     /// use std::rc::Rc;
840     ///
841     /// let mut data = Rc::new(75);
842     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
843     ///
844     /// assert!(75 == *data);
845     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
846     ///
847     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
848     ///
849     /// assert!(76 == *data);
850     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
851     /// ```
852     #[inline]
853     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
854     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
855         if Rc::strong_count(this) != 1 {
856             // Gotta clone the data, there are other Rcs
857             *this = Rc::new((**this).clone())
858         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
859             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
860             unsafe {
861                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&this.ptr.as_ref().value));
862                 mem::swap(this, &mut swap);
863                 swap.dec_strong();
864                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
865                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
866                 swap.dec_weak();
867                 forget(swap);
868             }
869         }
870         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
871         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
872         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
873         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
874         // reference to the allocation.
875         unsafe {
876             &mut this.ptr.as_mut().value
877         }
878     }
879 }
880
881 impl Rc<dyn Any> {
882     #[inline]
883     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
884     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
885     ///
886     /// # Examples
887     ///
888     /// ```
889     /// use std::any::Any;
890     /// use std::rc::Rc;
891     ///
892     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
893     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
894     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
895     ///     }
896     /// }
897     ///
898     /// let my_string = "Hello World".to_string();
899     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
900     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
901     /// ```
902     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
903         if (*self).is::<T>() {
904             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
905             forget(self);
906             Ok(Rc::from_inner(ptr))
907         } else {
908             Err(self)
909         }
910     }
911 }
912
913 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
914     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
915     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
916     ///
917     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
918     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
919     unsafe fn allocate_for_layout(
920         value_layout: Layout,
921         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>
922     ) -> *mut RcBox<T> {
923         // Calculate layout using the given value layout.
924         // Previously, layout was calculated on the expression
925         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
926         // reference (see #54908).
927         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>()
928             .extend(value_layout).unwrap().0
929             .pad_to_align();
930
931         // Allocate for the layout.
932         let mem = Global.alloc(layout)
933             .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
934
935         // Initialize the RcBox
936         let inner = mem_to_rcbox(mem.as_ptr());
937         debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
938
939         ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
940         ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
941
942         inner
943     }
944
945     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized inner value
946     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
947         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
948         Self::allocate_for_layout(
949             Layout::for_value(&*ptr),
950             |mem| set_data_ptr(ptr as *mut T, mem) as *mut RcBox<T>,
951         )
952     }
953
954     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
955         unsafe {
956             let box_unique = Box::into_unique(v);
957             let bptr = box_unique.as_ptr();
958
959             let value_size = size_of_val(&*bptr);
960             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
961
962             // Copy value as bytes
963             ptr::copy_nonoverlapping(
964                 bptr as *const T as *const u8,
965                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
966                 value_size);
967
968             // Free the allocation without dropping its contents
969             box_free(box_unique);
970
971             Self::from_ptr(ptr)
972         }
973     }
974 }
975
976 impl<T> Rc<[T]> {
977     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
978     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
979         Self::allocate_for_layout(
980             Layout::array::<T>(len).unwrap(),
981             |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>,
982         )
983     }
984 }
985
986 /// Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
987 ///
988 /// For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
989 /// unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
990 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
991     ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
992     ptr
993 }
994
995 impl<T> Rc<[T]> {
996     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<[T]>
997     ///
998     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
999     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1000         let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
1001
1002         ptr::copy_nonoverlapping(
1003             v.as_ptr(),
1004             &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T,
1005             v.len());
1006
1007         Self::from_ptr(ptr)
1008     }
1009
1010     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1011     ///
1012     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1013     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1014         // Panic guard while cloning T elements.
1015         // In the event of a panic, elements that have been written
1016         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1017         struct Guard<T> {
1018             mem: NonNull<u8>,
1019             elems: *mut T,
1020             layout: Layout,
1021             n_elems: usize,
1022         }
1023
1024         impl<T> Drop for Guard<T> {
1025             fn drop(&mut self) {
1026                 unsafe {
1027                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1028                     ptr::drop_in_place(slice);
1029
1030                     Global.dealloc(self.mem, self.layout);
1031                 }
1032             }
1033         }
1034
1035         let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1036
1037         let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1038         let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1039
1040         // Pointer to first element
1041         let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1042
1043         let mut guard = Guard {
1044             mem: NonNull::new_unchecked(mem),
1045             elems,
1046             layout,
1047             n_elems: 0,
1048         };
1049
1050         for (i, item) in iter.enumerate() {
1051             ptr::write(elems.add(i), item);
1052             guard.n_elems += 1;
1053         }
1054
1055         // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1056         forget(guard);
1057
1058         Self::from_ptr(ptr)
1059     }
1060 }
1061
1062 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1063 trait RcFromSlice<T> {
1064     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1065 }
1066
1067 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1068     #[inline]
1069     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1070         unsafe {
1071             Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len())
1072         }
1073     }
1074 }
1075
1076 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1077     #[inline]
1078     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1079         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1080     }
1081 }
1082
1083 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1084 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1085     type Target = T;
1086
1087     #[inline(always)]
1088     fn deref(&self) -> &T {
1089         &self.inner().value
1090     }
1091 }
1092
1093 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "0")]
1094 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1095
1096 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1097 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1098     /// Drops the `Rc`.
1099     ///
1100     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1101     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1102     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1103     ///
1104     /// # Examples
1105     ///
1106     /// ```
1107     /// use std::rc::Rc;
1108     ///
1109     /// struct Foo;
1110     ///
1111     /// impl Drop for Foo {
1112     ///     fn drop(&mut self) {
1113     ///         println!("dropped!");
1114     ///     }
1115     /// }
1116     ///
1117     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1118     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1119     ///
1120     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1121     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1122     /// ```
1123     ///
1124     /// [`Weak`]: ../../std/rc/struct.Weak.html
1125     fn drop(&mut self) {
1126         unsafe {
1127             self.dec_strong();
1128             if self.strong() == 0 {
1129                 // destroy the contained object
1130                 ptr::drop_in_place(self.ptr.as_mut());
1131
1132                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1133                 // destroyed the contents.
1134                 self.dec_weak();
1135
1136                 if self.weak() == 0 {
1137                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1138                 }
1139             }
1140         }
1141     }
1142 }
1143
1144 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1145 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1146     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1147     ///
1148     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1149     /// strong reference count.
1150     ///
1151     /// # Examples
1152     ///
1153     /// ```
1154     /// use std::rc::Rc;
1155     ///
1156     /// let five = Rc::new(5);
1157     ///
1158     /// let _ = Rc::clone(&five);
1159     /// ```
1160     #[inline]
1161     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1162         self.inc_strong();
1163         Self::from_inner(self.ptr)
1164     }
1165 }
1166
1167 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1168 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1169     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1170     ///
1171     /// # Examples
1172     ///
1173     /// ```
1174     /// use std::rc::Rc;
1175     ///
1176     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1177     /// assert_eq!(*x, 0);
1178     /// ```
1179     #[inline]
1180     fn default() -> Rc<T> {
1181         Rc::new(Default::default())
1182     }
1183 }
1184
1185 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1186 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1187     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1188     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1189 }
1190
1191 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1192 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1193     #[inline]
1194     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1195         **self == **other
1196     }
1197
1198     #[inline]
1199     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1200         **self != **other
1201     }
1202 }
1203
1204 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1205 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1206 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1207 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1208 /// the same value, than two `&T`s.
1209 ///
1210 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1211 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1212 impl<T: ?Sized + Eq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1213     #[inline]
1214     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1215         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1216     }
1217
1218     #[inline]
1219     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1220         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1221     }
1222 }
1223
1224 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1225 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1226     /// Equality for two `Rc`s.
1227     ///
1228     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1229     /// stored in different allocation.
1230     ///
1231     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1232     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1233     /// always equal.
1234     ///
1235     /// # Examples
1236     ///
1237     /// ```
1238     /// use std::rc::Rc;
1239     ///
1240     /// let five = Rc::new(5);
1241     ///
1242     /// assert!(five == Rc::new(5));
1243     /// ```
1244     #[inline]
1245     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1246         RcEqIdent::eq(self, other)
1247     }
1248
1249     /// Inequality for two `Rc`s.
1250     ///
1251     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1252     ///
1253     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1254     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1255     /// never unequal.
1256     ///
1257     /// # Examples
1258     ///
1259     /// ```
1260     /// use std::rc::Rc;
1261     ///
1262     /// let five = Rc::new(5);
1263     ///
1264     /// assert!(five != Rc::new(6));
1265     /// ```
1266     #[inline]
1267     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1268         RcEqIdent::ne(self, other)
1269     }
1270 }
1271
1272 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1273 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1274
1275 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1276 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1277     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1278     ///
1279     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1280     ///
1281     /// # Examples
1282     ///
1283     /// ```
1284     /// use std::rc::Rc;
1285     /// use std::cmp::Ordering;
1286     ///
1287     /// let five = Rc::new(5);
1288     ///
1289     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1290     /// ```
1291     #[inline(always)]
1292     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1293         (**self).partial_cmp(&**other)
1294     }
1295
1296     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1297     ///
1298     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1299     ///
1300     /// # Examples
1301     ///
1302     /// ```
1303     /// use std::rc::Rc;
1304     ///
1305     /// let five = Rc::new(5);
1306     ///
1307     /// assert!(five < Rc::new(6));
1308     /// ```
1309     #[inline(always)]
1310     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1311         **self < **other
1312     }
1313
1314     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1315     ///
1316     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1317     ///
1318     /// # Examples
1319     ///
1320     /// ```
1321     /// use std::rc::Rc;
1322     ///
1323     /// let five = Rc::new(5);
1324     ///
1325     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1326     /// ```
1327     #[inline(always)]
1328     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1329         **self <= **other
1330     }
1331
1332     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1333     ///
1334     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1335     ///
1336     /// # Examples
1337     ///
1338     /// ```
1339     /// use std::rc::Rc;
1340     ///
1341     /// let five = Rc::new(5);
1342     ///
1343     /// assert!(five > Rc::new(4));
1344     /// ```
1345     #[inline(always)]
1346     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1347         **self > **other
1348     }
1349
1350     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1351     ///
1352     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1353     ///
1354     /// # Examples
1355     ///
1356     /// ```
1357     /// use std::rc::Rc;
1358     ///
1359     /// let five = Rc::new(5);
1360     ///
1361     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1362     /// ```
1363     #[inline(always)]
1364     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1365         **self >= **other
1366     }
1367 }
1368
1369 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1370 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1371     /// Comparison for two `Rc`s.
1372     ///
1373     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1374     ///
1375     /// # Examples
1376     ///
1377     /// ```
1378     /// use std::rc::Rc;
1379     /// use std::cmp::Ordering;
1380     ///
1381     /// let five = Rc::new(5);
1382     ///
1383     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1384     /// ```
1385     #[inline]
1386     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1387         (**self).cmp(&**other)
1388     }
1389 }
1390
1391 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1392 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1393     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1394         (**self).hash(state);
1395     }
1396 }
1397
1398 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1399 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1400     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1401         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1402     }
1403 }
1404
1405 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1406 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1407     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1408         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1409     }
1410 }
1411
1412 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1413 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1414     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1415         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1416     }
1417 }
1418
1419 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1420 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1421     fn from(t: T) -> Self {
1422         Rc::new(t)
1423     }
1424 }
1425
1426 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1427 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1428     #[inline]
1429     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1430         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1431     }
1432 }
1433
1434 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1435 impl From<&str> for Rc<str> {
1436     #[inline]
1437     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1438         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1439         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1440     }
1441 }
1442
1443 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1444 impl From<String> for Rc<str> {
1445     #[inline]
1446     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1447         Rc::from(&v[..])
1448     }
1449 }
1450
1451 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1452 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1453     #[inline]
1454     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1455         Rc::from_box(v)
1456     }
1457 }
1458
1459 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1460 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1461     #[inline]
1462     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1463         unsafe {
1464             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1465
1466             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1467             v.set_len(0);
1468
1469             rc
1470         }
1471     }
1472 }
1473
1474 #[unstable(feature = "boxed_slice_try_from", issue = "0")]
1475 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]>
1476 where
1477     [T; N]: LengthAtMost32,
1478 {
1479     type Error = Rc<[T]>;
1480
1481     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
1482         if boxed_slice.len() == N {
1483             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
1484         } else {
1485             Err(boxed_slice)
1486         }
1487     }
1488 }
1489
1490 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
1491 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
1492     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
1493     ///
1494     /// # Performance characteristics
1495     ///
1496     /// ## The general case
1497     ///
1498     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
1499     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
1500     ///
1501     /// ```rust
1502     /// # use std::rc::Rc;
1503     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
1504     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1505     /// ```
1506     ///
1507     /// this behaves as if we wrote:
1508     ///
1509     /// ```rust
1510     /// # use std::rc::Rc;
1511     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
1512     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
1513     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
1514     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1515     /// ```
1516     ///
1517     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
1518     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
1519     ///
1520     /// ## Iterators of known length
1521     ///
1522     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
1523     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
1524     ///
1525     /// ```rust
1526     /// # use std::rc::Rc;
1527     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
1528     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
1529     /// ```
1530     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
1531         RcFromIter::from_iter(iter.into_iter())
1532     }
1533 }
1534
1535 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
1536 trait RcFromIter<T, I> {
1537     fn from_iter(iter: I) -> Self;
1538 }
1539
1540 impl<T, I: Iterator<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]> {
1541     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1542         iter.collect::<Vec<T>>().into()
1543     }
1544 }
1545
1546 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]>  {
1547     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1548         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
1549         let (low, high) = iter.size_hint();
1550         if let Some(high) = high {
1551             debug_assert_eq!(
1552                 low, high,
1553                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
1554                 (low, high)
1555             );
1556
1557             unsafe {
1558                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
1559                 Rc::from_iter_exact(iter, low)
1560             }
1561         } else {
1562             // Fall back to normal implementation.
1563             iter.collect::<Vec<T>>().into()
1564         }
1565     }
1566 }
1567
1568 impl<'a, T: 'a + Clone> RcFromIter<&'a T, slice::Iter<'a, T>> for Rc<[T]> {
1569     fn from_iter(iter: slice::Iter<'a, T>) -> Self {
1570         // Delegate to `impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]>`.
1571         //
1572         // In the case that `T: Copy`, we get to use `ptr::copy_nonoverlapping`
1573         // which is even more performant.
1574         //
1575         // In the fall-back case we have `T: Clone`. This is still better
1576         // than the `TrustedLen` implementation as slices have a known length
1577         // and so we get to avoid calling `size_hint` and avoid the branching.
1578         iter.as_slice().into()
1579     }
1580 }
1581
1582 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
1583 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
1584 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Rc`]`<T>>`.
1585 ///
1586 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
1587 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
1588 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
1589 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
1590 /// itself (the backing store) from being deallocated.
1591 ///
1592 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
1593 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
1594 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
1595 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
1596 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
1597 /// pointers from children back to their parents.
1598 ///
1599 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
1600 ///
1601 /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1602 /// [`Rc::downgrade`]: struct.Rc.html#method.downgrade
1603 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1604 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
1605 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1606 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1607 pub struct Weak<T: ?Sized> {
1608     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
1609     // but it is not necessarily a valid pointer.
1610     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
1611     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
1612     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
1613     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
1614 }
1615
1616 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1617 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
1618 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1619 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
1620
1621 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1622 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
1623
1624 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
1625 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
1626
1627 impl<T> Weak<T> {
1628     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1629     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1630     ///
1631     /// [`upgrade`]: #method.upgrade
1632     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1633     ///
1634     /// # Examples
1635     ///
1636     /// ```
1637     /// use std::rc::Weak;
1638     ///
1639     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1640     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1641     /// ```
1642     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1643     pub fn new() -> Weak<T> {
1644         Weak {
1645             ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut RcBox<T>).expect("MAX is not 0"),
1646         }
1647     }
1648
1649     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1650     ///
1651     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling
1652     /// or even [`null`] otherwise.
1653     ///
1654     /// # Examples
1655     ///
1656     /// ```
1657     /// #![feature(weak_into_raw)]
1658     ///
1659     /// use std::rc::Rc;
1660     /// use std::ptr;
1661     ///
1662     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1663     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1664     /// // Both point to the same object
1665     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_raw()));
1666     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1667     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1668     ///
1669     /// drop(strong);
1670     /// // But not any more. We can do weak.as_raw(), but accessing the pointer would lead to
1671     /// // undefined behaviour.
1672     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1673     /// ```
1674     ///
1675     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1676     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1677     pub fn as_raw(&self) -> *const T {
1678         match self.inner() {
1679             None => ptr::null(),
1680             Some(inner) => {
1681                 let offset = data_offset_sized::<T>();
1682                 let ptr = inner as *const RcBox<T>;
1683                 // Note: while the pointer we create may already point to dropped value, the
1684                 // allocation still lives (it must hold the weak point as long as we are alive).
1685                 // Therefore, the offset is OK to do, it won't get out of the allocation.
1686                 let ptr = unsafe { (ptr as *const u8).offset(offset) };
1687                 ptr as *const T
1688             }
1689         }
1690     }
1691
1692     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1693     ///
1694     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, preserving the original weak count. It
1695     /// can be turned back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1696     ///
1697     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1698     /// [`as_raw`] apply.
1699     ///
1700     /// # Examples
1701     ///
1702     /// ```
1703     /// #![feature(weak_into_raw)]
1704     ///
1705     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1706     ///
1707     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1708     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1709     /// let raw = weak.into_raw();
1710     ///
1711     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1712     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1713     ///
1714     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1715     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
1716     /// ```
1717     ///
1718     /// [`from_raw`]: struct.Weak.html#method.from_raw
1719     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1720     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1721     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1722         let result = self.as_raw();
1723         mem::forget(self);
1724         result
1725     }
1726
1727     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1728     ///
1729     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1730     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1731     ///
1732     /// It takes ownership of one weak count (with the exception of pointers created by [`new`],
1733     /// as these don't have any corresponding weak count).
1734     ///
1735     /// # Safety
1736     ///
1737     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] (or [`as_raw`], provided there was
1738     /// a corresponding [`forget`] on the `Weak<T>`) and must still own its potential weak reference
1739     /// count.
1740     ///
1741     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this, but the weak count
1742     /// must be non-zero or the pointer must have originated from a dangling `Weak<T>` (one created
1743     /// by [`new`]).
1744     ///
1745     /// # Examples
1746     ///
1747     /// ```
1748     /// #![feature(weak_into_raw)]
1749     ///
1750     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1751     ///
1752     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1753     ///
1754     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1755     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1756     ///
1757     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
1758     ///
1759     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1760     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1761     ///
1762     /// drop(strong);
1763     ///
1764     /// // Decrement the last weak count.
1765     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1766     /// ```
1767     ///
1768     /// [`into_raw`]: struct.Weak.html#method.into_raw
1769     /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1770     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1771     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
1772     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1773     /// [`new`]: struct.Weak.html#method.new
1774     /// [`forget`]: ../../std/mem/fn.forget.html
1775     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1776     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1777         if ptr.is_null() {
1778             Self::new()
1779         } else {
1780             // See Rc::from_raw for details
1781             let offset = data_offset(ptr);
1782             let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
1783             let ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
1784             Weak {
1785                 ptr: NonNull::new(ptr).expect("Invalid pointer passed to from_raw"),
1786             }
1787         }
1788     }
1789 }
1790
1791 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: NonNull<T>) -> bool {
1792     let address = ptr.as_ptr() as *mut () as usize;
1793     address == usize::MAX
1794 }
1795
1796 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1797     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
1798     /// dropping of the inner value if successful.
1799     ///
1800     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1801     ///
1802     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1803     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1804     ///
1805     /// # Examples
1806     ///
1807     /// ```
1808     /// use std::rc::Rc;
1809     ///
1810     /// let five = Rc::new(5);
1811     ///
1812     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
1813     ///
1814     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
1815     /// assert!(strong_five.is_some());
1816     ///
1817     /// // Destroy all strong pointers.
1818     /// drop(strong_five);
1819     /// drop(five);
1820     ///
1821     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1822     /// ```
1823     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1824     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
1825         let inner = self.inner()?;
1826         if inner.strong() == 0 {
1827             None
1828         } else {
1829             inner.inc_strong();
1830             Some(Rc::from_inner(self.ptr))
1831         }
1832     }
1833
1834     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
1835     ///
1836     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1837     ///
1838     /// [`Weak::new`]: #method.new
1839     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1840     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1841         if let Some(inner) = self.inner() {
1842             inner.strong()
1843         } else {
1844             0
1845         }
1846     }
1847
1848     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
1849     ///
1850     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
1851     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1852     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1853         self.inner().map(|inner| {
1854             if inner.strong() > 0 {
1855                 inner.weak() - 1  // subtract the implicit weak ptr
1856             } else {
1857                 0
1858             }
1859         }).unwrap_or(0)
1860     }
1861
1862     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`
1863     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1864     #[inline]
1865     fn inner(&self) -> Option<&RcBox<T>> {
1866         if is_dangling(self.ptr) {
1867             None
1868         } else {
1869             Some(unsafe { self.ptr.as_ref() })
1870         }
1871     }
1872
1873     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1874     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1875     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1876     ///
1877     /// # Notes
1878     ///
1879     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1880     /// other, even though they don't point to any allocation.
1881     ///
1882     /// # Examples
1883     ///
1884     /// ```
1885     /// use std::rc::Rc;
1886     ///
1887     /// let first_rc = Rc::new(5);
1888     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
1889     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
1890     ///
1891     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1892     ///
1893     /// let third_rc = Rc::new(5);
1894     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1895     ///
1896     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1897     /// ```
1898     ///
1899     /// Comparing `Weak::new`.
1900     ///
1901     /// ```
1902     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1903     ///
1904     /// let first = Weak::new();
1905     /// let second = Weak::new();
1906     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1907     ///
1908     /// let third_rc = Rc::new(());
1909     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1910     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1911     /// ```
1912     ///
1913     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
1914     #[inline]
1915     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1916     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1917         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1918     }
1919 }
1920
1921 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1922 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1923     /// Drops the `Weak` pointer.
1924     ///
1925     /// # Examples
1926     ///
1927     /// ```
1928     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1929     ///
1930     /// struct Foo;
1931     ///
1932     /// impl Drop for Foo {
1933     ///     fn drop(&mut self) {
1934     ///         println!("dropped!");
1935     ///     }
1936     /// }
1937     ///
1938     /// let foo = Rc::new(Foo);
1939     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
1940     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1941     ///
1942     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1943     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1944     ///
1945     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1946     /// ```
1947     fn drop(&mut self) {
1948         if let Some(inner) = self.inner() {
1949             inner.dec_weak();
1950             // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
1951             // the strong pointers have disappeared.
1952             if inner.weak() == 0 {
1953                 unsafe {
1954                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1955                 }
1956             }
1957         }
1958     }
1959 }
1960
1961 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1962 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1963     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1964     ///
1965     /// # Examples
1966     ///
1967     /// ```
1968     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1969     ///
1970     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
1971     ///
1972     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1973     /// ```
1974     #[inline]
1975     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1976         if let Some(inner) = self.inner() {
1977             inner.inc_weak()
1978         }
1979         Weak { ptr: self.ptr }
1980     }
1981 }
1982
1983 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1984 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
1985     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1986         write!(f, "(Weak)")
1987     }
1988 }
1989
1990 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1991 impl<T> Default for Weak<T> {
1992     /// Constructs a new `Weak<T>`, allocating memory for `T` without initializing
1993     /// it. Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1994     ///
1995     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1996     /// [`upgrade`]: ../../std/rc/struct.Weak.html#method.upgrade
1997     ///
1998     /// # Examples
1999     ///
2000     /// ```
2001     /// use std::rc::Weak;
2002     ///
2003     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
2004     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
2005     /// ```
2006     fn default() -> Weak<T> {
2007         Weak::new()
2008     }
2009 }
2010
2011 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
2012 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
2013 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
2014 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
2015 // what happens -- no real program should ever experience this.
2016 //
2017 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
2018 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
2019
2020 #[doc(hidden)]
2021 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
2022     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
2023
2024     #[inline]
2025     fn strong(&self) -> usize {
2026         self.inner().strong.get()
2027     }
2028
2029     #[inline]
2030     fn inc_strong(&self) {
2031         let strong = self.strong();
2032
2033         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2034         // The reference count will never be zero when this is called;
2035         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2036         // an otherwise missed optimization.
2037         if strong == 0 || strong == usize::max_value() {
2038             unsafe { abort(); }
2039         }
2040         self.inner().strong.set(strong + 1);
2041     }
2042
2043     #[inline]
2044     fn dec_strong(&self) {
2045         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
2046     }
2047
2048     #[inline]
2049     fn weak(&self) -> usize {
2050         self.inner().weak.get()
2051     }
2052
2053     #[inline]
2054     fn inc_weak(&self) {
2055         let weak = self.weak();
2056
2057         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2058         // The reference count will never be zero when this is called;
2059         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2060         // an otherwise missed optimization.
2061         if weak == 0 || weak == usize::max_value() {
2062             unsafe { abort(); }
2063         }
2064         self.inner().weak.set(weak + 1);
2065     }
2066
2067     #[inline]
2068     fn dec_weak(&self) {
2069         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
2070     }
2071 }
2072
2073 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
2074     #[inline(always)]
2075     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2076         unsafe {
2077             self.ptr.as_ref()
2078         }
2079     }
2080 }
2081
2082 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for RcBox<T> {
2083     #[inline(always)]
2084     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2085         self
2086     }
2087 }
2088
2089 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2090 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2091     fn borrow(&self) -> &T {
2092         &**self
2093     }
2094 }
2095
2096 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2097 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2098     fn as_ref(&self) -> &T {
2099         &**self
2100     }
2101 }
2102
2103 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2104 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> { }
2105
2106 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2107     // Align the unsized value to the end of the `RcBox`.
2108     // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
2109     data_offset_align(align_of_val(&*ptr))
2110 }
2111
2112 /// Computes the offset of the data field within `RcBox`.
2113 ///
2114 /// Unlike [`data_offset`], this doesn't need the pointer, but it works only on `T: Sized`.
2115 fn data_offset_sized<T>() -> isize {
2116     data_offset_align(align_of::<T>())
2117 }
2118
2119 #[inline]
2120 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2121     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2122     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2123 }