]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/liballoc/rc.rs
Stabilize `boxed_slice_try_from`
[rust.git] / src / liballoc / rc.rs
1 //! Single-threaded reference-counting pointers. 'Rc' stands for 'Reference
2 //! Counted'.
3 //!
4 //! The type [`Rc<T>`][`Rc`] provides shared ownership of a value of type `T`,
5 //! allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on [`Rc`] produces a new
6 //! pointer to the same allocation in the heap. When the last [`Rc`] pointer to a
7 //! given allocation is destroyed, the value stored in that allocation (often
8 //! referred to as "inner value") is also dropped.
9 //!
10 //! Shared references in Rust disallow mutation by default, and [`Rc`]
11 //! is no exception: you cannot generally obtain a mutable reference to
12 //! something inside an [`Rc`]. If you need mutability, put a [`Cell`]
13 //! or [`RefCell`] inside the [`Rc`]; see [an example of mutability
14 //! inside an Rc][mutability].
15 //!
16 //! [`Rc`] uses non-atomic reference counting. This means that overhead is very
17 //! low, but an [`Rc`] cannot be sent between threads, and consequently [`Rc`]
18 //! does not implement [`Send`][send]. As a result, the Rust compiler
19 //! will check *at compile time* that you are not sending [`Rc`]s between
20 //! threads. If you need multi-threaded, atomic reference counting, use
21 //! [`sync::Arc`][arc].
22 //!
23 //! The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
24 //! [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
25 //! to an [`Rc`], but this will return [`None`] if the value stored in the allocation has
26 //! already been dropped. In other words, `Weak` pointers do not keep the value
27 //! inside the allocation alive; however, they *do* keep the allocation
28 //! (the backing store for the inner value) alive.
29 //!
30 //! A cycle between [`Rc`] pointers will never be deallocated. For this reason,
31 //! [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have strong
32 //! [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and [`Weak`] pointers from
33 //! children back to their parents.
34 //!
35 //! `Rc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`] trait),
36 //! so you can call `T`'s methods on a value of type [`Rc<T>`][`Rc`]. To avoid name
37 //! clashes with `T`'s methods, the methods of [`Rc<T>`][`Rc`] itself are associated
38 //! functions, called using function-like syntax:
39 //!
40 //! ```
41 //! use std::rc::Rc;
42 //! let my_rc = Rc::new(());
43 //!
44 //! Rc::downgrade(&my_rc);
45 //! ```
46 //!
47 //! [`Weak<T>`][`Weak`] does not auto-dereference to `T`, because the inner value may have
48 //! already been dropped.
49 //!
50 //! # Cloning references
51 //!
52 //! Creating a new reference to the same allocation as an existing reference counted pointer
53 //! is done using the `Clone` trait implemented for [`Rc<T>`][`Rc`] and [`Weak<T>`][`Weak`].
54 //!
55 //! ```
56 //! use std::rc::Rc;
57 //! let foo = Rc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
58 //! // The two syntaxes below are equivalent.
59 //! let a = foo.clone();
60 //! let b = Rc::clone(&foo);
61 //! // a and b both point to the same memory location as foo.
62 //! ```
63 //!
64 //! The `Rc::clone(&from)` syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
65 //! the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
66 //! this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
67 //!
68 //! # Examples
69 //!
70 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
71 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
72 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
73 //! `Owner`. [`Rc`] allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
74 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
75 //!
76 //! ```
77 //! use std::rc::Rc;
78 //!
79 //! struct Owner {
80 //!     name: String,
81 //!     // ...other fields
82 //! }
83 //!
84 //! struct Gadget {
85 //!     id: i32,
86 //!     owner: Rc<Owner>,
87 //!     // ...other fields
88 //! }
89 //!
90 //! fn main() {
91 //!     // Create a reference-counted `Owner`.
92 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
93 //!         Owner {
94 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
95 //!         }
96 //!     );
97 //!
98 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`. Cloning the `Rc<Owner>`
99 //!     // gives us a new pointer to the same `Owner` allocation, incrementing
100 //!     // the reference count in the process.
101 //!     let gadget1 = Gadget {
102 //!         id: 1,
103 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
104 //!     };
105 //!     let gadget2 = Gadget {
106 //!         id: 2,
107 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
108 //!     };
109 //!
110 //!     // Dispose of our local variable `gadget_owner`.
111 //!     drop(gadget_owner);
112 //!
113 //!     // Despite dropping `gadget_owner`, we're still able to print out the name
114 //!     // of the `Owner` of the `Gadget`s. This is because we've only dropped a
115 //!     // single `Rc<Owner>`, not the `Owner` it points to. As long as there are
116 //!     // other `Rc<Owner>` pointing at the same `Owner` allocation, it will remain
117 //!     // live. The field projection `gadget1.owner.name` works because
118 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
119 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
120 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
121 //!
122 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
123 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
124 //!     // gets destroyed as well.
125 //! }
126 //! ```
127 //!
128 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
129 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
130 //! to `Gadget` introduces a cycle. This means that their
131 //! reference counts can never reach 0, and the allocation will never be destroyed:
132 //! a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
133 //! pointers.
134 //!
135 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
136 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
137 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
138 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
139 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
140 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
141 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
142 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
143 //!
144 //! ```
145 //! use std::rc::Rc;
146 //! use std::rc::Weak;
147 //! use std::cell::RefCell;
148 //!
149 //! struct Owner {
150 //!     name: String,
151 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
152 //!     // ...other fields
153 //! }
154 //!
155 //! struct Gadget {
156 //!     id: i32,
157 //!     owner: Rc<Owner>,
158 //!     // ...other fields
159 //! }
160 //!
161 //! fn main() {
162 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
163 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
164 //!     // a shared reference.
165 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
166 //!         Owner {
167 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
168 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
169 //!         }
170 //!     );
171 //!
172 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
173 //!     let gadget1 = Rc::new(
174 //!         Gadget {
175 //!             id: 1,
176 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
177 //!         }
178 //!     );
179 //!     let gadget2 = Rc::new(
180 //!         Gadget {
181 //!             id: 2,
182 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
183 //!         }
184 //!     );
185 //!
186 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
187 //!     {
188 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
189 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
190 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
191 //!
192 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
193 //!     }
194 //!
195 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
196 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
197 //!
198 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
199 //!         // guarantee the allocation still exists, we need to call
200 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
201 //!         //
202 //!         // In this case we know the allocation still exists, so we simply
203 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
204 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
205 //!
206 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
207 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
208 //!     }
209 //!
210 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
211 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
212 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
213 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
214 //! }
215 //! ```
216 //!
217 //! [`Rc`]: struct.Rc.html
218 //! [`Weak`]: struct.Weak.html
219 //! [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
220 //! [`Cell`]: ../../std/cell/struct.Cell.html
221 //! [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
222 //! [send]: ../../std/marker/trait.Send.html
223 //! [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
224 //! [`Deref`]: ../../std/ops/trait.Deref.html
225 //! [downgrade]: struct.Rc.html#method.downgrade
226 //! [upgrade]: struct.Weak.html#method.upgrade
227 //! [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
228 //! [mutability]: ../../std/cell/index.html#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
229
230 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
231
232 #[cfg(not(test))]
233 use crate::boxed::Box;
234 #[cfg(test)]
235 use std::boxed::Box;
236
237 use core::any::Any;
238 use core::array::LengthAtMost32;
239 use core::borrow;
240 use core::cell::Cell;
241 use core::cmp::Ordering;
242 use core::convert::{From, TryFrom};
243 use core::fmt;
244 use core::hash::{Hash, Hasher};
245 use core::intrinsics::abort;
246 use core::iter;
247 use core::marker::{self, PhantomData, Unpin, Unsize};
248 use core::mem::{self, align_of, align_of_val, forget, size_of_val};
249 use core::ops::{CoerceUnsized, Deref, DispatchFromDyn, Receiver};
250 use core::pin::Pin;
251 use core::ptr::{self, NonNull};
252 use core::slice::{self, from_raw_parts_mut};
253 use core::usize;
254
255 use crate::alloc::{box_free, handle_alloc_error, AllocRef, Global, Layout};
256 use crate::string::String;
257 use crate::vec::Vec;
258
259 #[cfg(test)]
260 mod tests;
261
262 struct RcBox<T: ?Sized> {
263     strong: Cell<usize>,
264     weak: Cell<usize>,
265     value: T,
266 }
267
268 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
269 /// Counted'.
270 ///
271 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
272 ///
273 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
274 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
275 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner
276 /// type `T`.
277 ///
278 /// [get_mut]: #method.get_mut
279 #[cfg_attr(not(test), lang = "rc")]
280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
281 pub struct Rc<T: ?Sized> {
282     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
283     phantom: PhantomData<RcBox<T>>,
284 }
285
286 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
287 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
288 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
289 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
290
291 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
292 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
293
294 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
295 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
296
297 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
298     fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
299         Self { ptr, phantom: PhantomData }
300     }
301
302     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
303         Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr))
304     }
305 }
306
307 impl<T> Rc<T> {
308     /// Constructs a new `Rc<T>`.
309     ///
310     /// # Examples
311     ///
312     /// ```
313     /// use std::rc::Rc;
314     ///
315     /// let five = Rc::new(5);
316     /// ```
317     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
318     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
319         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
320         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
321         // the allocation while the strong destructor is running, even
322         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
323         Self::from_inner(Box::into_raw_non_null(box RcBox {
324             strong: Cell::new(1),
325             weak: Cell::new(1),
326             value,
327         }))
328     }
329
330     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
331     ///
332     /// # Examples
333     ///
334     /// ```
335     /// #![feature(new_uninit)]
336     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
337     ///
338     /// use std::rc::Rc;
339     ///
340     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
341     ///
342     /// let five = unsafe {
343     ///     // Deferred initialization:
344     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
345     ///
346     ///     five.assume_init()
347     /// };
348     ///
349     /// assert_eq!(*five, 5)
350     /// ```
351     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
352     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
353         unsafe {
354             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(Layout::new::<T>(), |mem| {
355                 mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>
356             }))
357         }
358     }
359
360     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents, with the memory
361     /// being filled with `0` bytes.
362     ///
363     /// See [`MaybeUninit::zeroed`][zeroed] for examples of correct and
364     /// incorrect usage of this method.
365     ///
366     /// # Examples
367     ///
368     /// ```
369     /// #![feature(new_uninit)]
370     ///
371     /// use std::rc::Rc;
372     ///
373     /// let zero = Rc::<u32>::new_zeroed();
374     /// let zero = unsafe { zero.assume_init() };
375     ///
376     /// assert_eq!(*zero, 0)
377     /// ```
378     ///
379     /// [zeroed]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.zeroed
380     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
381     pub fn new_zeroed() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
382         unsafe {
383             let mut uninit = Self::new_uninit();
384             ptr::write_bytes::<T>(Rc::get_mut_unchecked(&mut uninit).as_mut_ptr(), 0, 1);
385             uninit
386         }
387     }
388
389     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
390     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
391     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
392     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
393         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
394     }
395
396     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
397     ///
398     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Rc` that was
399     /// passed in.
400     ///
401     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
402     ///
403     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
404     ///
405     /// # Examples
406     ///
407     /// ```
408     /// use std::rc::Rc;
409     ///
410     /// let x = Rc::new(3);
411     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
412     ///
413     /// let x = Rc::new(4);
414     /// let _y = Rc::clone(&x);
415     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
416     /// ```
417     #[inline]
418     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
419     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
420         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
421             unsafe {
422                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
423
424                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
425                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
426                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
427                 // fake Weak.
428                 this.dec_strong();
429                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
430                 forget(this);
431                 Ok(val)
432             }
433         } else {
434             Err(this)
435         }
436     }
437 }
438
439 impl<T> Rc<[T]> {
440     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
441     ///
442     /// # Examples
443     ///
444     /// ```
445     /// #![feature(new_uninit)]
446     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
447     ///
448     /// use std::rc::Rc;
449     ///
450     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
451     ///
452     /// let values = unsafe {
453     ///     // Deferred initialization:
454     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
455     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
456     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
457     ///
458     ///     values.assume_init()
459     /// };
460     ///
461     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
462     /// ```
463     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
464     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
465         unsafe { Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len)) }
466     }
467 }
468
469 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
470     /// Converts to `Rc<T>`.
471     ///
472     /// # Safety
473     ///
474     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
475     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
476     /// really is in an initialized state.
477     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
478     /// causes immediate undefined behavior.
479     ///
480     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
481     ///
482     /// # Examples
483     ///
484     /// ```
485     /// #![feature(new_uninit)]
486     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
487     ///
488     /// use std::rc::Rc;
489     ///
490     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
491     ///
492     /// let five = unsafe {
493     ///     // Deferred initialization:
494     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
495     ///
496     ///     five.assume_init()
497     /// };
498     ///
499     /// assert_eq!(*five, 5)
500     /// ```
501     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
502     #[inline]
503     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
504         Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
505     }
506 }
507
508 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
509     /// Converts to `Rc<[T]>`.
510     ///
511     /// # Safety
512     ///
513     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
514     /// it is up to the caller to guarantee that the inner value
515     /// really is in an initialized state.
516     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
517     /// causes immediate undefined behavior.
518     ///
519     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
520     ///
521     /// # Examples
522     ///
523     /// ```
524     /// #![feature(new_uninit)]
525     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
526     ///
527     /// use std::rc::Rc;
528     ///
529     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
530     ///
531     /// let values = unsafe {
532     ///     // Deferred initialization:
533     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
534     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
535     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
536     ///
537     ///     values.assume_init()
538     /// };
539     ///
540     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
541     /// ```
542     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
543     #[inline]
544     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
545         Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _)
546     }
547 }
548
549 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
550     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
551     ///
552     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
553     /// [`Rc::from_raw`][from_raw].
554     ///
555     /// [from_raw]: struct.Rc.html#method.from_raw
556     ///
557     /// # Examples
558     ///
559     /// ```
560     /// use std::rc::Rc;
561     ///
562     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
563     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
564     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
565     /// ```
566     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
567     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
568         let ptr: *mut RcBox<T> = NonNull::as_ptr(this.ptr);
569         let fake_ptr = ptr as *mut T;
570         mem::forget(this);
571
572         // SAFETY: This cannot go through Deref::deref.
573         // Instead, we manually offset the pointer rather than manifesting a reference.
574         // This is so that the returned pointer retains the same provenance as our pointer.
575         // This is required so that e.g. `get_mut` can write through the pointer
576         // after the Rc is recovered through `from_raw`.
577         unsafe {
578             let offset = data_offset(&(*ptr).value);
579             set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(offset))
580         }
581     }
582
583     /// Constructs an `Rc` from a raw pointer.
584     ///
585     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to a
586     /// [`Rc::into_raw`][into_raw].
587     ///
588     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory problems. For example, a
589     /// double-free may occur if the function is called twice on the same raw pointer.
590     ///
591     /// [into_raw]: struct.Rc.html#method.into_raw
592     ///
593     /// # Examples
594     ///
595     /// ```
596     /// use std::rc::Rc;
597     ///
598     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
599     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
600     ///
601     /// unsafe {
602     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
603     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
604     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
605     ///
606     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
607     /// }
608     ///
609     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
610     /// ```
611     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
612     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
613         let offset = data_offset(ptr);
614
615         // Reverse the offset to find the original RcBox.
616         let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
617         let rc_ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
618
619         Self::from_ptr(rc_ptr)
620     }
621
622     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer as `NonNull<T>`.
623     ///
624     /// # Examples
625     ///
626     /// ```
627     /// #![feature(rc_into_raw_non_null)]
628     ///
629     /// use std::rc::Rc;
630     ///
631     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
632     /// let ptr = Rc::into_raw_non_null(x);
633     /// let deref = unsafe { ptr.as_ref() };
634     /// assert_eq!(deref, "hello");
635     /// ```
636     #[unstable(feature = "rc_into_raw_non_null", issue = "47336")]
637     #[inline]
638     pub fn into_raw_non_null(this: Self) -> NonNull<T> {
639         // safe because Rc guarantees its pointer is non-null
640         unsafe { NonNull::new_unchecked(Rc::into_raw(this) as *mut _) }
641     }
642
643     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this allocation.
644     ///
645     /// [weak]: struct.Weak.html
646     ///
647     /// # Examples
648     ///
649     /// ```
650     /// use std::rc::Rc;
651     ///
652     /// let five = Rc::new(5);
653     ///
654     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
655     /// ```
656     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
657     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
658         this.inc_weak();
659         // Make sure we do not create a dangling Weak
660         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
661         Weak { ptr: this.ptr }
662     }
663
664     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this allocation.
665     ///
666     /// [weak]: struct.Weak.html
667     ///
668     /// # Examples
669     ///
670     /// ```
671     /// use std::rc::Rc;
672     ///
673     /// let five = Rc::new(5);
674     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
675     ///
676     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
677     /// ```
678     #[inline]
679     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
680     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
681         this.weak() - 1
682     }
683
684     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
685     ///
686     /// # Examples
687     ///
688     /// ```
689     /// use std::rc::Rc;
690     ///
691     /// let five = Rc::new(5);
692     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
693     ///
694     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
695     /// ```
696     #[inline]
697     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
698     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
699         this.strong()
700     }
701
702     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to
703     /// this allocation.
704     ///
705     /// [weak]: struct.Weak.html
706     #[inline]
707     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
708         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
709     }
710
711     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
712     /// no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same allocation.
713     ///
714     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
715     /// mutate a shared value.
716     ///
717     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
718     /// the inner value when there are other pointers.
719     ///
720     /// [weak]: struct.Weak.html
721     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
722     /// [make_mut]: struct.Rc.html#method.make_mut
723     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
724     ///
725     /// # Examples
726     ///
727     /// ```
728     /// use std::rc::Rc;
729     ///
730     /// let mut x = Rc::new(3);
731     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
732     /// assert_eq!(*x, 4);
733     ///
734     /// let _y = Rc::clone(&x);
735     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
736     /// ```
737     #[inline]
738     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
739     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
740         if Rc::is_unique(this) { unsafe { Some(Rc::get_mut_unchecked(this)) } } else { None }
741     }
742
743     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
744     /// without any check.
745     ///
746     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
747     ///
748     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
749     ///
750     /// # Safety
751     ///
752     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
753     /// for the duration of the returned borrow.
754     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
755     /// for example immediately after `Rc::new`.
756     ///
757     /// # Examples
758     ///
759     /// ```
760     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
761     ///
762     /// use std::rc::Rc;
763     ///
764     /// let mut x = Rc::new(String::new());
765     /// unsafe {
766     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
767     /// }
768     /// assert_eq!(*x, "foo");
769     /// ```
770     #[inline]
771     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
772     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
773         &mut this.ptr.as_mut().value
774     }
775
776     #[inline]
777     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
778     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation
779     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
780     ///
781     /// # Examples
782     ///
783     /// ```
784     /// use std::rc::Rc;
785     ///
786     /// let five = Rc::new(5);
787     /// let same_five = Rc::clone(&five);
788     /// let other_five = Rc::new(5);
789     ///
790     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
791     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
792     /// ```
793     ///
794     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
795     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
796         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
797     }
798 }
799
800 impl<T: Clone> Rc<T> {
801     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
802     ///
803     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
804     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
805     /// referred to as clone-on-write.
806     ///
807     /// If there are no other `Rc` pointers to this allocation, then [`Weak`]
808     /// pointers to this allocation will be disassociated.
809     ///
810     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning.
811     ///
812     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
813     /// [`clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
814     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
815     ///
816     /// # Examples
817     ///
818     /// ```
819     /// use std::rc::Rc;
820     ///
821     /// let mut data = Rc::new(5);
822     ///
823     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
824     /// let mut other_data = Rc::clone(&data);    // Won't clone inner data
825     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Clones inner data
826     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
827     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;  // Won't clone anything
828     ///
829     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
830     /// assert_eq!(*data, 8);
831     /// assert_eq!(*other_data, 12);
832     /// ```
833     ///
834     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
835     ///
836     /// ```
837     /// use std::rc::Rc;
838     ///
839     /// let mut data = Rc::new(75);
840     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
841     ///
842     /// assert!(75 == *data);
843     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
844     ///
845     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
846     ///
847     /// assert!(76 == *data);
848     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
849     /// ```
850     #[inline]
851     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
852     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
853         if Rc::strong_count(this) != 1 {
854             // Gotta clone the data, there are other Rcs
855             *this = Rc::new((**this).clone())
856         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
857             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
858             unsafe {
859                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&this.ptr.as_ref().value));
860                 mem::swap(this, &mut swap);
861                 swap.dec_strong();
862                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
863                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
864                 swap.dec_weak();
865                 forget(swap);
866             }
867         }
868         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
869         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
870         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
871         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
872         // reference to the allocation.
873         unsafe { &mut this.ptr.as_mut().value }
874     }
875 }
876
877 impl Rc<dyn Any> {
878     #[inline]
879     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
880     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
881     ///
882     /// # Examples
883     ///
884     /// ```
885     /// use std::any::Any;
886     /// use std::rc::Rc;
887     ///
888     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
889     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
890     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
891     ///     }
892     /// }
893     ///
894     /// let my_string = "Hello World".to_string();
895     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
896     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
897     /// ```
898     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
899         if (*self).is::<T>() {
900             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
901             forget(self);
902             Ok(Rc::from_inner(ptr))
903         } else {
904             Err(self)
905         }
906     }
907 }
908
909 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
910     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
911     /// a possibly-unsized inner value where the value has the layout provided.
912     ///
913     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
914     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
915     unsafe fn allocate_for_layout(
916         value_layout: Layout,
917         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>,
918     ) -> *mut RcBox<T> {
919         // Calculate layout using the given value layout.
920         // Previously, layout was calculated on the expression
921         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
922         // reference (see #54908).
923         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>().extend(value_layout).unwrap().0.pad_to_align();
924
925         // Allocate for the layout.
926         let mem = Global.alloc(layout).unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
927
928         // Initialize the RcBox
929         let inner = mem_to_rcbox(mem.as_ptr());
930         debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
931
932         ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
933         ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
934
935         inner
936     }
937
938     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized inner value
939     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
940         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
941         Self::allocate_for_layout(Layout::for_value(&*ptr), |mem| {
942             set_data_ptr(ptr as *mut T, mem) as *mut RcBox<T>
943         })
944     }
945
946     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
947         unsafe {
948             let box_unique = Box::into_unique(v);
949             let bptr = box_unique.as_ptr();
950
951             let value_size = size_of_val(&*bptr);
952             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
953
954             // Copy value as bytes
955             ptr::copy_nonoverlapping(
956                 bptr as *const T as *const u8,
957                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
958                 value_size,
959             );
960
961             // Free the allocation without dropping its contents
962             box_free(box_unique);
963
964             Self::from_ptr(ptr)
965         }
966     }
967 }
968
969 impl<T> Rc<[T]> {
970     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
971     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
972         Self::allocate_for_layout(Layout::array::<T>(len).unwrap(), |mem| {
973             ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>
974         })
975     }
976 }
977
978 /// Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
979 ///
980 /// For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
981 /// unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
982 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
983     ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
984     ptr
985 }
986
987 impl<T> Rc<[T]> {
988     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<[T]>
989     ///
990     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
991     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
992         let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
993
994         ptr::copy_nonoverlapping(v.as_ptr(), &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T, v.len());
995
996         Self::from_ptr(ptr)
997     }
998
999     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
1000     ///
1001     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
1002     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
1003         // Panic guard while cloning T elements.
1004         // In the event of a panic, elements that have been written
1005         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
1006         struct Guard<T> {
1007             mem: NonNull<u8>,
1008             elems: *mut T,
1009             layout: Layout,
1010             n_elems: usize,
1011         }
1012
1013         impl<T> Drop for Guard<T> {
1014             fn drop(&mut self) {
1015                 unsafe {
1016                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
1017                     ptr::drop_in_place(slice);
1018
1019                     Global.dealloc(self.mem, self.layout);
1020                 }
1021             }
1022         }
1023
1024         let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1025
1026         let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1027         let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1028
1029         // Pointer to first element
1030         let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1031
1032         let mut guard = Guard { mem: NonNull::new_unchecked(mem), elems, layout, n_elems: 0 };
1033
1034         for (i, item) in iter.enumerate() {
1035             ptr::write(elems.add(i), item);
1036             guard.n_elems += 1;
1037         }
1038
1039         // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1040         forget(guard);
1041
1042         Self::from_ptr(ptr)
1043     }
1044 }
1045
1046 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1047 trait RcFromSlice<T> {
1048     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1049 }
1050
1051 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1052     #[inline]
1053     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1054         unsafe { Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len()) }
1055     }
1056 }
1057
1058 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1059     #[inline]
1060     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1061         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1062     }
1063 }
1064
1065 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1066 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1067     type Target = T;
1068
1069     #[inline(always)]
1070     fn deref(&self) -> &T {
1071         &self.inner().value
1072     }
1073 }
1074
1075 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")]
1076 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1077
1078 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1079 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1080     /// Drops the `Rc`.
1081     ///
1082     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1083     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1084     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1085     ///
1086     /// # Examples
1087     ///
1088     /// ```
1089     /// use std::rc::Rc;
1090     ///
1091     /// struct Foo;
1092     ///
1093     /// impl Drop for Foo {
1094     ///     fn drop(&mut self) {
1095     ///         println!("dropped!");
1096     ///     }
1097     /// }
1098     ///
1099     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1100     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1101     ///
1102     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1103     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1104     /// ```
1105     ///
1106     /// [`Weak`]: ../../std/rc/struct.Weak.html
1107     fn drop(&mut self) {
1108         unsafe {
1109             self.dec_strong();
1110             if self.strong() == 0 {
1111                 // destroy the contained object
1112                 ptr::drop_in_place(self.ptr.as_mut());
1113
1114                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1115                 // destroyed the contents.
1116                 self.dec_weak();
1117
1118                 if self.weak() == 0 {
1119                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1120                 }
1121             }
1122         }
1123     }
1124 }
1125
1126 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1127 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1128     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1129     ///
1130     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1131     /// strong reference count.
1132     ///
1133     /// # Examples
1134     ///
1135     /// ```
1136     /// use std::rc::Rc;
1137     ///
1138     /// let five = Rc::new(5);
1139     ///
1140     /// let _ = Rc::clone(&five);
1141     /// ```
1142     #[inline]
1143     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1144         self.inc_strong();
1145         Self::from_inner(self.ptr)
1146     }
1147 }
1148
1149 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1150 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1151     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1152     ///
1153     /// # Examples
1154     ///
1155     /// ```
1156     /// use std::rc::Rc;
1157     ///
1158     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1159     /// assert_eq!(*x, 0);
1160     /// ```
1161     #[inline]
1162     fn default() -> Rc<T> {
1163         Rc::new(Default::default())
1164     }
1165 }
1166
1167 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1168 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1169     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1170     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1171 }
1172
1173 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1174 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1175     #[inline]
1176     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1177         **self == **other
1178     }
1179
1180     #[inline]
1181     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1182         **self != **other
1183     }
1184 }
1185
1186 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1187 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1188 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1189 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1190 /// the same value, than two `&T`s.
1191 ///
1192 /// We can only do this when `T: Eq` as a `PartialEq` might be deliberately irreflexive.
1193 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1194 impl<T: ?Sized + Eq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1195     #[inline]
1196     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1197         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1198     }
1199
1200     #[inline]
1201     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1202         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1203     }
1204 }
1205
1206 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1207 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1208     /// Equality for two `Rc`s.
1209     ///
1210     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1211     /// stored in different allocation.
1212     ///
1213     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1214     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1215     /// always equal.
1216     ///
1217     /// # Examples
1218     ///
1219     /// ```
1220     /// use std::rc::Rc;
1221     ///
1222     /// let five = Rc::new(5);
1223     ///
1224     /// assert!(five == Rc::new(5));
1225     /// ```
1226     #[inline]
1227     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1228         RcEqIdent::eq(self, other)
1229     }
1230
1231     /// Inequality for two `Rc`s.
1232     ///
1233     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1234     ///
1235     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1236     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1237     /// never unequal.
1238     ///
1239     /// # Examples
1240     ///
1241     /// ```
1242     /// use std::rc::Rc;
1243     ///
1244     /// let five = Rc::new(5);
1245     ///
1246     /// assert!(five != Rc::new(6));
1247     /// ```
1248     #[inline]
1249     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1250         RcEqIdent::ne(self, other)
1251     }
1252 }
1253
1254 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1255 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1256
1257 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1258 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1259     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1260     ///
1261     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1262     ///
1263     /// # Examples
1264     ///
1265     /// ```
1266     /// use std::rc::Rc;
1267     /// use std::cmp::Ordering;
1268     ///
1269     /// let five = Rc::new(5);
1270     ///
1271     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1272     /// ```
1273     #[inline(always)]
1274     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1275         (**self).partial_cmp(&**other)
1276     }
1277
1278     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1279     ///
1280     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1281     ///
1282     /// # Examples
1283     ///
1284     /// ```
1285     /// use std::rc::Rc;
1286     ///
1287     /// let five = Rc::new(5);
1288     ///
1289     /// assert!(five < Rc::new(6));
1290     /// ```
1291     #[inline(always)]
1292     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1293         **self < **other
1294     }
1295
1296     /// 'Less than or equal to' 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(5));
1308     /// ```
1309     #[inline(always)]
1310     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1311         **self <= **other
1312     }
1313
1314     /// Greater-than 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(4));
1326     /// ```
1327     #[inline(always)]
1328     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1329         **self > **other
1330     }
1331
1332     /// 'Greater than or equal to' 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(5));
1344     /// ```
1345     #[inline(always)]
1346     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1347         **self >= **other
1348     }
1349 }
1350
1351 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1352 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1353     /// Comparison for two `Rc`s.
1354     ///
1355     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1356     ///
1357     /// # Examples
1358     ///
1359     /// ```
1360     /// use std::rc::Rc;
1361     /// use std::cmp::Ordering;
1362     ///
1363     /// let five = Rc::new(5);
1364     ///
1365     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1366     /// ```
1367     #[inline]
1368     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1369         (**self).cmp(&**other)
1370     }
1371 }
1372
1373 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1374 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1375     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1376         (**self).hash(state);
1377     }
1378 }
1379
1380 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1381 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1382     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1383         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1384     }
1385 }
1386
1387 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1388 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1389     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1390         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1391     }
1392 }
1393
1394 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1395 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1396     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1397         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1398     }
1399 }
1400
1401 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1402 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1403     fn from(t: T) -> Self {
1404         Rc::new(t)
1405     }
1406 }
1407
1408 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1409 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1410     #[inline]
1411     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1412         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1413     }
1414 }
1415
1416 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1417 impl From<&str> for Rc<str> {
1418     #[inline]
1419     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1420         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1421         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1422     }
1423 }
1424
1425 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1426 impl From<String> for Rc<str> {
1427     #[inline]
1428     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1429         Rc::from(&v[..])
1430     }
1431 }
1432
1433 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1434 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1435     #[inline]
1436     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1437         Rc::from_box(v)
1438     }
1439 }
1440
1441 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1442 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1443     #[inline]
1444     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1445         unsafe {
1446             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1447
1448             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1449             v.set_len(0);
1450
1451             rc
1452         }
1453     }
1454 }
1455
1456 #[stable(feature = "boxed_slice_try_from", since = "1.43.0")]
1457 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]>
1458 where
1459     [T; N]: LengthAtMost32,
1460 {
1461     type Error = Rc<[T]>;
1462
1463     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
1464         if boxed_slice.len() == N {
1465             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
1466         } else {
1467             Err(boxed_slice)
1468         }
1469     }
1470 }
1471
1472 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
1473 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
1474     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
1475     ///
1476     /// # Performance characteristics
1477     ///
1478     /// ## The general case
1479     ///
1480     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
1481     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
1482     ///
1483     /// ```rust
1484     /// # use std::rc::Rc;
1485     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
1486     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1487     /// ```
1488     ///
1489     /// this behaves as if we wrote:
1490     ///
1491     /// ```rust
1492     /// # use std::rc::Rc;
1493     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
1494     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
1495     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
1496     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1497     /// ```
1498     ///
1499     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
1500     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
1501     ///
1502     /// ## Iterators of known length
1503     ///
1504     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
1505     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
1506     ///
1507     /// ```rust
1508     /// # use std::rc::Rc;
1509     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
1510     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
1511     /// ```
1512     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
1513         RcFromIter::from_iter(iter.into_iter())
1514     }
1515 }
1516
1517 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
1518 trait RcFromIter<T, I> {
1519     fn from_iter(iter: I) -> Self;
1520 }
1521
1522 impl<T, I: Iterator<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]> {
1523     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1524         iter.collect::<Vec<T>>().into()
1525     }
1526 }
1527
1528 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]> {
1529     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1530         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
1531         let (low, high) = iter.size_hint();
1532         if let Some(high) = high {
1533             debug_assert_eq!(
1534                 low,
1535                 high,
1536                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
1537                 (low, high)
1538             );
1539
1540             unsafe {
1541                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
1542                 Rc::from_iter_exact(iter, low)
1543             }
1544         } else {
1545             // Fall back to normal implementation.
1546             iter.collect::<Vec<T>>().into()
1547         }
1548     }
1549 }
1550
1551 impl<'a, T: 'a + Clone> RcFromIter<&'a T, slice::Iter<'a, T>> for Rc<[T]> {
1552     fn from_iter(iter: slice::Iter<'a, T>) -> Self {
1553         // Delegate to `impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]>`.
1554         //
1555         // In the case that `T: Copy`, we get to use `ptr::copy_nonoverlapping`
1556         // which is even more performant.
1557         //
1558         // In the fall-back case we have `T: Clone`. This is still better
1559         // than the `TrustedLen` implementation as slices have a known length
1560         // and so we get to avoid calling `size_hint` and avoid the branching.
1561         iter.as_slice().into()
1562     }
1563 }
1564
1565 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
1566 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
1567 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Rc`]`<T>>`.
1568 ///
1569 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
1570 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
1571 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
1572 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
1573 /// itself (the backing store) from being deallocated.
1574 ///
1575 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
1576 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
1577 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
1578 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
1579 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
1580 /// pointers from children back to their parents.
1581 ///
1582 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
1583 ///
1584 /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1585 /// [`Rc::downgrade`]: struct.Rc.html#method.downgrade
1586 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1587 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
1588 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1589 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1590 pub struct Weak<T: ?Sized> {
1591     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
1592     // but it is not necessarily a valid pointer.
1593     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
1594     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
1595     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
1596     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
1597 }
1598
1599 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1600 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
1601 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1602 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
1603
1604 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1605 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
1606
1607 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "none")]
1608 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
1609
1610 impl<T> Weak<T> {
1611     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1612     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1613     ///
1614     /// [`upgrade`]: #method.upgrade
1615     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1616     ///
1617     /// # Examples
1618     ///
1619     /// ```
1620     /// use std::rc::Weak;
1621     ///
1622     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1623     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1624     /// ```
1625     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1626     pub fn new() -> Weak<T> {
1627         Weak { ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut RcBox<T>).expect("MAX is not 0") }
1628     }
1629
1630     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1631     ///
1632     /// The pointer is valid only if there are some strong references. The pointer may be dangling
1633     /// or even [`null`] otherwise.
1634     ///
1635     /// # Examples
1636     ///
1637     /// ```
1638     /// #![feature(weak_into_raw)]
1639     ///
1640     /// use std::rc::Rc;
1641     /// use std::ptr;
1642     ///
1643     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1644     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1645     /// // Both point to the same object
1646     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_raw()));
1647     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1648     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1649     ///
1650     /// drop(strong);
1651     /// // But not any more. We can do weak.as_raw(), but accessing the pointer would lead to
1652     /// // undefined behaviour.
1653     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1654     /// ```
1655     ///
1656     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1657     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1658     pub fn as_raw(&self) -> *const T {
1659         match self.inner() {
1660             None => ptr::null(),
1661             Some(inner) => {
1662                 let offset = data_offset_sized::<T>();
1663                 let ptr = inner as *const RcBox<T>;
1664                 // Note: while the pointer we create may already point to dropped value, the
1665                 // allocation still lives (it must hold the weak point as long as we are alive).
1666                 // Therefore, the offset is OK to do, it won't get out of the allocation.
1667                 let ptr = unsafe { (ptr as *const u8).offset(offset) };
1668                 ptr as *const T
1669             }
1670         }
1671     }
1672
1673     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1674     ///
1675     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, preserving the original weak count. It
1676     /// can be turned back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1677     ///
1678     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1679     /// [`as_raw`] apply.
1680     ///
1681     /// # Examples
1682     ///
1683     /// ```
1684     /// #![feature(weak_into_raw)]
1685     ///
1686     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1687     ///
1688     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1689     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1690     /// let raw = weak.into_raw();
1691     ///
1692     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1693     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1694     ///
1695     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1696     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
1697     /// ```
1698     ///
1699     /// [`from_raw`]: struct.Weak.html#method.from_raw
1700     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1701     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1702     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1703         let result = self.as_raw();
1704         mem::forget(self);
1705         result
1706     }
1707
1708     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1709     ///
1710     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1711     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1712     ///
1713     /// It takes ownership of one weak count (with the exception of pointers created by [`new`],
1714     /// as these don't have any corresponding weak count).
1715     ///
1716     /// # Safety
1717     ///
1718     /// The pointer must have originated from the [`into_raw`] (or [`as_raw`], provided there was
1719     /// a corresponding [`forget`] on the `Weak<T>`) and must still own its potential weak reference
1720     /// count.
1721     ///
1722     /// It is allowed for the strong count to be 0 at the time of calling this, but the weak count
1723     /// must be non-zero or the pointer must have originated from a dangling `Weak<T>` (one created
1724     /// by [`new`]).
1725     ///
1726     /// # Examples
1727     ///
1728     /// ```
1729     /// #![feature(weak_into_raw)]
1730     ///
1731     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1732     ///
1733     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1734     ///
1735     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1736     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1737     ///
1738     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
1739     ///
1740     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1741     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1742     ///
1743     /// drop(strong);
1744     ///
1745     /// // Decrement the last weak count.
1746     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1747     /// ```
1748     ///
1749     /// [`into_raw`]: struct.Weak.html#method.into_raw
1750     /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1751     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1752     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
1753     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1754     /// [`new`]: struct.Weak.html#method.new
1755     /// [`forget`]: ../../std/mem/fn.forget.html
1756     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1757     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1758         if ptr.is_null() {
1759             Self::new()
1760         } else {
1761             // See Rc::from_raw for details
1762             let offset = data_offset(ptr);
1763             let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
1764             let ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
1765             Weak { ptr: NonNull::new(ptr).expect("Invalid pointer passed to from_raw") }
1766         }
1767     }
1768 }
1769
1770 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: NonNull<T>) -> bool {
1771     let address = ptr.as_ptr() as *mut () as usize;
1772     address == usize::MAX
1773 }
1774
1775 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1776     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], delaying
1777     /// dropping of the inner value if successful.
1778     ///
1779     /// Returns [`None`] if the inner value has since been dropped.
1780     ///
1781     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1782     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1783     ///
1784     /// # Examples
1785     ///
1786     /// ```
1787     /// use std::rc::Rc;
1788     ///
1789     /// let five = Rc::new(5);
1790     ///
1791     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
1792     ///
1793     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
1794     /// assert!(strong_five.is_some());
1795     ///
1796     /// // Destroy all strong pointers.
1797     /// drop(strong_five);
1798     /// drop(five);
1799     ///
1800     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1801     /// ```
1802     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1803     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
1804         let inner = self.inner()?;
1805         if inner.strong() == 0 {
1806             None
1807         } else {
1808             inner.inc_strong();
1809             Some(Rc::from_inner(self.ptr))
1810         }
1811     }
1812
1813     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
1814     ///
1815     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1816     ///
1817     /// [`Weak::new`]: #method.new
1818     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1819     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1820         if let Some(inner) = self.inner() { inner.strong() } else { 0 }
1821     }
1822
1823     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
1824     ///
1825     /// If no strong pointers remain, this will return zero.
1826     #[stable(feature = "weak_counts", since = "1.41.0")]
1827     pub fn weak_count(&self) -> usize {
1828         self.inner()
1829             .map(|inner| {
1830                 if inner.strong() > 0 {
1831                     inner.weak() - 1 // subtract the implicit weak ptr
1832                 } else {
1833                     0
1834                 }
1835             })
1836             .unwrap_or(0)
1837     }
1838
1839     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`
1840     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1841     #[inline]
1842     fn inner(&self) -> Option<&RcBox<T>> {
1843         if is_dangling(self.ptr) { None } else { Some(unsafe { self.ptr.as_ref() }) }
1844     }
1845
1846     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1847     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1848     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1849     ///
1850     /// # Notes
1851     ///
1852     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1853     /// other, even though they don't point to any allocation.
1854     ///
1855     /// # Examples
1856     ///
1857     /// ```
1858     /// use std::rc::Rc;
1859     ///
1860     /// let first_rc = Rc::new(5);
1861     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
1862     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
1863     ///
1864     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1865     ///
1866     /// let third_rc = Rc::new(5);
1867     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1868     ///
1869     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1870     /// ```
1871     ///
1872     /// Comparing `Weak::new`.
1873     ///
1874     /// ```
1875     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1876     ///
1877     /// let first = Weak::new();
1878     /// let second = Weak::new();
1879     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1880     ///
1881     /// let third_rc = Rc::new(());
1882     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1883     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1884     /// ```
1885     ///
1886     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
1887     #[inline]
1888     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1889     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1890         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1891     }
1892 }
1893
1894 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1895 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1896     /// Drops the `Weak` pointer.
1897     ///
1898     /// # Examples
1899     ///
1900     /// ```
1901     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1902     ///
1903     /// struct Foo;
1904     ///
1905     /// impl Drop for Foo {
1906     ///     fn drop(&mut self) {
1907     ///         println!("dropped!");
1908     ///     }
1909     /// }
1910     ///
1911     /// let foo = Rc::new(Foo);
1912     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
1913     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1914     ///
1915     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1916     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1917     ///
1918     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1919     /// ```
1920     fn drop(&mut self) {
1921         if let Some(inner) = self.inner() {
1922             inner.dec_weak();
1923             // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
1924             // the strong pointers have disappeared.
1925             if inner.weak() == 0 {
1926                 unsafe {
1927                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1928                 }
1929             }
1930         }
1931     }
1932 }
1933
1934 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1935 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1936     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1937     ///
1938     /// # Examples
1939     ///
1940     /// ```
1941     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1942     ///
1943     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
1944     ///
1945     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1946     /// ```
1947     #[inline]
1948     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1949         if let Some(inner) = self.inner() {
1950             inner.inc_weak()
1951         }
1952         Weak { ptr: self.ptr }
1953     }
1954 }
1955
1956 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1957 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
1958     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1959         write!(f, "(Weak)")
1960     }
1961 }
1962
1963 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1964 impl<T> Default for Weak<T> {
1965     /// Constructs a new `Weak<T>`, allocating memory for `T` without initializing
1966     /// it. Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1967     ///
1968     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1969     /// [`upgrade`]: ../../std/rc/struct.Weak.html#method.upgrade
1970     ///
1971     /// # Examples
1972     ///
1973     /// ```
1974     /// use std::rc::Weak;
1975     ///
1976     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1977     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1978     /// ```
1979     fn default() -> Weak<T> {
1980         Weak::new()
1981     }
1982 }
1983
1984 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
1985 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
1986 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
1987 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
1988 // what happens -- no real program should ever experience this.
1989 //
1990 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
1991 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
1992
1993 #[doc(hidden)]
1994 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
1995     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
1996
1997     #[inline]
1998     fn strong(&self) -> usize {
1999         self.inner().strong.get()
2000     }
2001
2002     #[inline]
2003     fn inc_strong(&self) {
2004         let strong = self.strong();
2005
2006         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2007         // The reference count will never be zero when this is called;
2008         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2009         // an otherwise missed optimization.
2010         if strong == 0 || strong == usize::max_value() {
2011             unsafe {
2012                 abort();
2013             }
2014         }
2015         self.inner().strong.set(strong + 1);
2016     }
2017
2018     #[inline]
2019     fn dec_strong(&self) {
2020         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
2021     }
2022
2023     #[inline]
2024     fn weak(&self) -> usize {
2025         self.inner().weak.get()
2026     }
2027
2028     #[inline]
2029     fn inc_weak(&self) {
2030         let weak = self.weak();
2031
2032         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2033         // The reference count will never be zero when this is called;
2034         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2035         // an otherwise missed optimization.
2036         if weak == 0 || weak == usize::max_value() {
2037             unsafe {
2038                 abort();
2039             }
2040         }
2041         self.inner().weak.set(weak + 1);
2042     }
2043
2044     #[inline]
2045     fn dec_weak(&self) {
2046         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
2047     }
2048 }
2049
2050 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
2051     #[inline(always)]
2052     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2053         unsafe { self.ptr.as_ref() }
2054     }
2055 }
2056
2057 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for RcBox<T> {
2058     #[inline(always)]
2059     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2060         self
2061     }
2062 }
2063
2064 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2065 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2066     fn borrow(&self) -> &T {
2067         &**self
2068     }
2069 }
2070
2071 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2072 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2073     fn as_ref(&self) -> &T {
2074         &**self
2075     }
2076 }
2077
2078 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2079 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> {}
2080
2081 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2082     // Align the unsized value to the end of the `RcBox`.
2083     // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
2084     // Note: This is a detail of the current implementation of the compiler,
2085     // and is not a guaranteed language detail. Do not rely on it outside of std.
2086     data_offset_align(align_of_val(&*ptr))
2087 }
2088
2089 /// Computes the offset of the data field within `RcBox`.
2090 ///
2091 /// Unlike [`data_offset`], this doesn't need the pointer, but it works only on `T: Sized`.
2092 fn data_offset_sized<T>() -> isize {
2093     data_offset_align(align_of::<T>())
2094 }
2095
2096 #[inline]
2097 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2098     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2099     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2100 }