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Rollup merge of #64943 - lzutao:doc-saturating, r=shepmaster
[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 value in the heap. When the last [`Rc`] pointer to a
7 //! given value is destroyed, the pointed-to value is also destroyed.
8 //!
9 //! Shared references in Rust disallow mutation by default, and [`Rc`]
10 //! is no exception: you cannot generally obtain a mutable reference to
11 //! something inside an [`Rc`]. If you need mutability, put a [`Cell`]
12 //! or [`RefCell`] inside the [`Rc`]; see [an example of mutability
13 //! inside an Rc][mutability].
14 //!
15 //! [`Rc`] uses non-atomic reference counting. This means that overhead is very
16 //! low, but an [`Rc`] cannot be sent between threads, and consequently [`Rc`]
17 //! does not implement [`Send`][send]. As a result, the Rust compiler
18 //! will check *at compile time* that you are not sending [`Rc`]s between
19 //! threads. If you need multi-threaded, atomic reference counting, use
20 //! [`sync::Arc`][arc].
21 //!
22 //! The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
23 //! [`Weak`] pointer. A [`Weak`] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
24 //! to an [`Rc`], but this will return [`None`] if the value has
25 //! already been dropped.
26 //!
27 //! A cycle between [`Rc`] pointers will never be deallocated. For this reason,
28 //! [`Weak`] is used to break cycles. For example, a tree could have strong
29 //! [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and [`Weak`] pointers from
30 //! children back to their parents.
31 //!
32 //! `Rc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`] trait),
33 //! so you can call `T`'s methods on a value of type [`Rc<T>`][`Rc`]. To avoid name
34 //! clashes with `T`'s methods, the methods of [`Rc<T>`][`Rc`] itself are associated
35 //! functions, called using function-like syntax:
36 //!
37 //! ```
38 //! use std::rc::Rc;
39 //! let my_rc = Rc::new(());
40 //!
41 //! Rc::downgrade(&my_rc);
42 //! ```
43 //!
44 //! [`Weak<T>`][`Weak`] does not auto-dereference to `T`, because the value may have
45 //! already been destroyed.
46 //!
47 //! # Cloning references
48 //!
49 //! Creating a new reference from an existing reference counted pointer is done using the
50 //! `Clone` trait implemented for [`Rc<T>`][`Rc`] and [`Weak<T>`][`Weak`].
51 //!
52 //! ```
53 //! use std::rc::Rc;
54 //! let foo = Rc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
55 //! // The two syntaxes below are equivalent.
56 //! let a = foo.clone();
57 //! let b = Rc::clone(&foo);
58 //! // a and b both point to the same memory location as foo.
59 //! ```
60 //!
61 //! The `Rc::clone(&from)` syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
62 //! the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
63 //! this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
64 //!
65 //! # Examples
66 //!
67 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
68 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
69 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
70 //! `Owner`. [`Rc`] allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
71 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
72 //!
73 //! ```
74 //! use std::rc::Rc;
75 //!
76 //! struct Owner {
77 //!     name: String,
78 //!     // ...other fields
79 //! }
80 //!
81 //! struct Gadget {
82 //!     id: i32,
83 //!     owner: Rc<Owner>,
84 //!     // ...other fields
85 //! }
86 //!
87 //! fn main() {
88 //!     // Create a reference-counted `Owner`.
89 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
90 //!         Owner {
91 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
92 //!         }
93 //!     );
94 //!
95 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`. Cloning the `Rc<Owner>`
96 //!     // value gives us a new pointer to the same `Owner` value, incrementing
97 //!     // the reference count in the process.
98 //!     let gadget1 = Gadget {
99 //!         id: 1,
100 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
101 //!     };
102 //!     let gadget2 = Gadget {
103 //!         id: 2,
104 //!         owner: Rc::clone(&gadget_owner),
105 //!     };
106 //!
107 //!     // Dispose of our local variable `gadget_owner`.
108 //!     drop(gadget_owner);
109 //!
110 //!     // Despite dropping `gadget_owner`, we're still able to print out the name
111 //!     // of the `Owner` of the `Gadget`s. This is because we've only dropped a
112 //!     // single `Rc<Owner>`, not the `Owner` it points to. As long as there are
113 //!     // other `Rc<Owner>` values pointing at the same `Owner`, it will remain
114 //!     // allocated. The field projection `gadget1.owner.name` works because
115 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
116 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
117 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
118 //!
119 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
120 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
121 //!     // gets destroyed as well.
122 //! }
123 //! ```
124 //!
125 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
126 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
127 //! to `Gadget` introduces a cycle between the values. This means that their
128 //! reference counts can never reach 0, and the values will remain allocated
129 //! forever: a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
130 //! pointers.
131 //!
132 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
133 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
134 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
135 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
136 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
137 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
138 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
139 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
140 //!
141 //! ```
142 //! use std::rc::Rc;
143 //! use std::rc::Weak;
144 //! use std::cell::RefCell;
145 //!
146 //! struct Owner {
147 //!     name: String,
148 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
149 //!     // ...other fields
150 //! }
151 //!
152 //! struct Gadget {
153 //!     id: i32,
154 //!     owner: Rc<Owner>,
155 //!     // ...other fields
156 //! }
157 //!
158 //! fn main() {
159 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
160 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
161 //!     // a shared reference.
162 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
163 //!         Owner {
164 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
165 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
166 //!         }
167 //!     );
168 //!
169 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
170 //!     let gadget1 = Rc::new(
171 //!         Gadget {
172 //!             id: 1,
173 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
174 //!         }
175 //!     );
176 //!     let gadget2 = Rc::new(
177 //!         Gadget {
178 //!             id: 2,
179 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
180 //!         }
181 //!     );
182 //!
183 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
184 //!     {
185 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
186 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
187 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
188 //!
189 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
190 //!     }
191 //!
192 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
193 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
194 //!
195 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
196 //!         // guarantee the value is still allocated, we need to call
197 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
198 //!         //
199 //!         // In this case we know the value still exists, so we simply
200 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
201 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
202 //!
203 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
204 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
205 //!     }
206 //!
207 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
208 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
209 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
210 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
211 //! }
212 //! ```
213 //!
214 //! [`Rc`]: struct.Rc.html
215 //! [`Weak`]: struct.Weak.html
216 //! [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
217 //! [`Cell`]: ../../std/cell/struct.Cell.html
218 //! [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
219 //! [send]: ../../std/marker/trait.Send.html
220 //! [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
221 //! [`Deref`]: ../../std/ops/trait.Deref.html
222 //! [downgrade]: struct.Rc.html#method.downgrade
223 //! [upgrade]: struct.Weak.html#method.upgrade
224 //! [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
225 //! [mutability]: ../../std/cell/index.html#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
226
227 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
228
229 #[cfg(not(test))]
230 use crate::boxed::Box;
231 #[cfg(test)]
232 use std::boxed::Box;
233
234 use core::any::Any;
235 use core::array::LengthAtMost32;
236 use core::borrow;
237 use core::cell::Cell;
238 use core::cmp::Ordering;
239 use core::fmt;
240 use core::hash::{Hash, Hasher};
241 use core::intrinsics::abort;
242 use core::iter;
243 use core::marker::{self, Unpin, Unsize, PhantomData};
244 use core::mem::{self, align_of, align_of_val, forget, size_of_val};
245 use core::ops::{Deref, Receiver, CoerceUnsized, DispatchFromDyn};
246 use core::pin::Pin;
247 use core::ptr::{self, NonNull};
248 use core::slice::{self, from_raw_parts_mut};
249 use core::convert::{From, TryFrom};
250 use core::usize;
251
252 use crate::alloc::{Global, Alloc, Layout, box_free, handle_alloc_error};
253 use crate::string::String;
254 use crate::vec::Vec;
255
256 #[cfg(test)]
257 mod tests;
258
259 struct RcBox<T: ?Sized> {
260     strong: Cell<usize>,
261     weak: Cell<usize>,
262     value: T,
263 }
264
265 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
266 /// Counted'.
267 ///
268 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
269 ///
270 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
271 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
272 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner
273 /// type `T`.
274 ///
275 /// [get_mut]: #method.get_mut
276 #[cfg_attr(not(test), lang = "rc")]
277 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
278 pub struct Rc<T: ?Sized> {
279     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
280     phantom: PhantomData<T>,
281 }
282
283 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
284 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
285 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
286 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
287
288 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
289 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
290
291 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
292 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
293
294 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
295     fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
296         Self {
297             ptr,
298             phantom: PhantomData,
299         }
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(
355                 Layout::new::<T>(),
356                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
357             ))
358         }
359     }
360
361     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
362     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
363     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
364     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
365         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
366     }
367
368     /// Returns the contained value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
369     ///
370     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Rc` that was
371     /// passed in.
372     ///
373     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
374     ///
375     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
376     ///
377     /// # Examples
378     ///
379     /// ```
380     /// use std::rc::Rc;
381     ///
382     /// let x = Rc::new(3);
383     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
384     ///
385     /// let x = Rc::new(4);
386     /// let _y = Rc::clone(&x);
387     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
388     /// ```
389     #[inline]
390     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
391     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
392         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
393             unsafe {
394                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
395
396                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
397                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
398                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
399                 // fake Weak.
400                 this.dec_strong();
401                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
402                 forget(this);
403                 Ok(val)
404             }
405         } else {
406             Err(this)
407         }
408     }
409 }
410
411 impl<T> Rc<[T]> {
412     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
413     ///
414     /// # Examples
415     ///
416     /// ```
417     /// #![feature(new_uninit)]
418     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
419     ///
420     /// use std::rc::Rc;
421     ///
422     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
423     ///
424     /// let values = unsafe {
425     ///     // Deferred initialization:
426     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
427     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
428     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
429     ///
430     ///     values.assume_init()
431     /// };
432     ///
433     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
434     /// ```
435     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
436     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
437         unsafe {
438             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len))
439         }
440     }
441 }
442
443 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
444     /// Converts to `Rc<T>`.
445     ///
446     /// # Safety
447     ///
448     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
449     /// it is up to the caller to guarantee that the value
450     /// really is in an initialized state.
451     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
452     /// causes immediate undefined behavior.
453     ///
454     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
455     ///
456     /// # Examples
457     ///
458     /// ```
459     /// #![feature(new_uninit)]
460     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
461     ///
462     /// use std::rc::Rc;
463     ///
464     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
465     ///
466     /// let five = unsafe {
467     ///     // Deferred initialization:
468     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
469     ///
470     ///     five.assume_init()
471     /// };
472     ///
473     /// assert_eq!(*five, 5)
474     /// ```
475     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
476     #[inline]
477     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
478         Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
479     }
480 }
481
482 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
483     /// Converts to `Rc<[T]>`.
484     ///
485     /// # Safety
486     ///
487     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
488     /// it is up to the caller to guarantee that the value
489     /// really is in an initialized state.
490     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
491     /// causes immediate undefined behavior.
492     ///
493     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
494     ///
495     /// # Examples
496     ///
497     /// ```
498     /// #![feature(new_uninit)]
499     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
500     ///
501     /// use std::rc::Rc;
502     ///
503     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
504     ///
505     /// let values = unsafe {
506     ///     // Deferred initialization:
507     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
508     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
509     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
510     ///
511     ///     values.assume_init()
512     /// };
513     ///
514     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
515     /// ```
516     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
517     #[inline]
518     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
519         Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _)
520     }
521 }
522
523 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
524     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
525     ///
526     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
527     /// [`Rc::from_raw`][from_raw].
528     ///
529     /// [from_raw]: struct.Rc.html#method.from_raw
530     ///
531     /// # Examples
532     ///
533     /// ```
534     /// use std::rc::Rc;
535     ///
536     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
537     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
538     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
539     /// ```
540     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
541     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
542         let ptr: *const T = &*this;
543         mem::forget(this);
544         ptr
545     }
546
547     /// Constructs an `Rc` from a raw pointer.
548     ///
549     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to a
550     /// [`Rc::into_raw`][into_raw].
551     ///
552     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory problems. For example, a
553     /// double-free may occur if the function is called twice on the same raw pointer.
554     ///
555     /// [into_raw]: struct.Rc.html#method.into_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     ///
565     /// unsafe {
566     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
567     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
568     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
569     ///
570     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
571     /// }
572     ///
573     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
574     /// ```
575     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
576     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
577         let offset = data_offset(ptr);
578
579         // Reverse the offset to find the original RcBox.
580         let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
581         let rc_ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
582
583         Self::from_ptr(rc_ptr)
584     }
585
586     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer as `NonNull<T>`.
587     ///
588     /// # Examples
589     ///
590     /// ```
591     /// #![feature(rc_into_raw_non_null)]
592     ///
593     /// use std::rc::Rc;
594     ///
595     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
596     /// let ptr = Rc::into_raw_non_null(x);
597     /// let deref = unsafe { ptr.as_ref() };
598     /// assert_eq!(deref, "hello");
599     /// ```
600     #[unstable(feature = "rc_into_raw_non_null", issue = "47336")]
601     #[inline]
602     pub fn into_raw_non_null(this: Self) -> NonNull<T> {
603         // safe because Rc guarantees its pointer is non-null
604         unsafe { NonNull::new_unchecked(Rc::into_raw(this) as *mut _) }
605     }
606
607     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this value.
608     ///
609     /// [weak]: struct.Weak.html
610     ///
611     /// # Examples
612     ///
613     /// ```
614     /// use std::rc::Rc;
615     ///
616     /// let five = Rc::new(5);
617     ///
618     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
619     /// ```
620     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
621     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
622         this.inc_weak();
623         // Make sure we do not create a dangling Weak
624         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
625         Weak { ptr: this.ptr }
626     }
627
628     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this value.
629     ///
630     /// [weak]: struct.Weak.html
631     ///
632     /// # Examples
633     ///
634     /// ```
635     /// use std::rc::Rc;
636     ///
637     /// let five = Rc::new(5);
638     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
639     ///
640     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
641     /// ```
642     #[inline]
643     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
644     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
645         this.weak() - 1
646     }
647
648     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this value.
649     ///
650     /// # Examples
651     ///
652     /// ```
653     /// use std::rc::Rc;
654     ///
655     /// let five = Rc::new(5);
656     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
657     ///
658     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
659     /// ```
660     #[inline]
661     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
662     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
663         this.strong()
664     }
665
666     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to
667     /// this inner value.
668     ///
669     /// [weak]: struct.Weak.html
670     #[inline]
671     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
672         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
673     }
674
675     /// Returns a mutable reference to the inner value, if there are
676     /// no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same value.
677     ///
678     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
679     /// mutate a shared value.
680     ///
681     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
682     /// the inner value when it's shared.
683     ///
684     /// [weak]: struct.Weak.html
685     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
686     /// [make_mut]: struct.Rc.html#method.make_mut
687     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
688     ///
689     /// # Examples
690     ///
691     /// ```
692     /// use std::rc::Rc;
693     ///
694     /// let mut x = Rc::new(3);
695     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
696     /// assert_eq!(*x, 4);
697     ///
698     /// let _y = Rc::clone(&x);
699     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
700     /// ```
701     #[inline]
702     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
703     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
704         if Rc::is_unique(this) {
705             unsafe {
706                 Some(Rc::get_mut_unchecked(this))
707             }
708         } else {
709             None
710         }
711     }
712
713     /// Returns a mutable reference to the inner value,
714     /// without any check.
715     ///
716     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
717     ///
718     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
719     ///
720     /// # Safety
721     ///
722     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same value must not be dereferenced
723     /// for the duration of the returned borrow.
724     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
725     /// for example immediately after `Rc::new`.
726     ///
727     /// # Examples
728     ///
729     /// ```
730     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
731     ///
732     /// use std::rc::Rc;
733     ///
734     /// let mut x = Rc::new(String::new());
735     /// unsafe {
736     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
737     /// }
738     /// assert_eq!(*x, "foo");
739     /// ```
740     #[inline]
741     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
742     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
743         &mut this.ptr.as_mut().value
744     }
745
746     #[inline]
747     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
748     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same value (not
749     /// just values that compare as equal).
750     ///
751     /// # Examples
752     ///
753     /// ```
754     /// use std::rc::Rc;
755     ///
756     /// let five = Rc::new(5);
757     /// let same_five = Rc::clone(&five);
758     /// let other_five = Rc::new(5);
759     ///
760     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
761     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
762     /// ```
763     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
764         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
765     }
766 }
767
768 impl<T: Clone> Rc<T> {
769     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
770     ///
771     /// If there are other `Rc` pointers to the same value, then `make_mut` will
772     /// [`clone`] the inner value to ensure unique ownership.  This is also
773     /// referred to as clone-on-write.
774     ///
775     /// If there are no other `Rc` pointers to this value, then [`Weak`]
776     /// pointers to this value will be dissassociated.
777     ///
778     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning.
779     ///
780     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
781     /// [`clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
782     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
783     ///
784     /// # Examples
785     ///
786     /// ```
787     /// use std::rc::Rc;
788     ///
789     /// let mut data = Rc::new(5);
790     ///
791     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
792     /// let mut other_data = Rc::clone(&data);    // Won't clone inner data
793     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Clones inner data
794     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
795     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;  // Won't clone anything
796     ///
797     /// // Now `data` and `other_data` point to different values.
798     /// assert_eq!(*data, 8);
799     /// assert_eq!(*other_data, 12);
800     /// ```
801     ///
802     /// [`Weak`] pointers will be dissassociated:
803     ///
804     /// ```
805     /// use std::rc::Rc;
806     ///
807     /// let mut data = Rc::new(75);
808     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
809     ///
810     /// assert!(75 == *data);
811     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
812     ///
813     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
814     ///
815     /// assert!(76 == *data);
816     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
817     /// ```
818     #[inline]
819     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
820     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
821         if Rc::strong_count(this) != 1 {
822             // Gotta clone the data, there are other Rcs
823             *this = Rc::new((**this).clone())
824         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
825             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
826             unsafe {
827                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&this.ptr.as_ref().value));
828                 mem::swap(this, &mut swap);
829                 swap.dec_strong();
830                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
831                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
832                 swap.dec_weak();
833                 forget(swap);
834             }
835         }
836         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
837         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
838         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
839         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
840         // reference to the inner value.
841         unsafe {
842             &mut this.ptr.as_mut().value
843         }
844     }
845 }
846
847 impl Rc<dyn Any> {
848     #[inline]
849     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
850     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
851     ///
852     /// # Examples
853     ///
854     /// ```
855     /// use std::any::Any;
856     /// use std::rc::Rc;
857     ///
858     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
859     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
860     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
861     ///     }
862     /// }
863     ///
864     /// let my_string = "Hello World".to_string();
865     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
866     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
867     /// ```
868     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
869         if (*self).is::<T>() {
870             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
871             forget(self);
872             Ok(Rc::from_inner(ptr))
873         } else {
874             Err(self)
875         }
876     }
877 }
878
879 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
880     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
881     /// a possibly-unsized value where the value has the layout provided.
882     ///
883     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
884     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
885     unsafe fn allocate_for_layout(
886         value_layout: Layout,
887         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>
888     ) -> *mut RcBox<T> {
889         // Calculate layout using the given value layout.
890         // Previously, layout was calculated on the expression
891         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
892         // reference (see #54908).
893         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>()
894             .extend(value_layout).unwrap().0
895             .pad_to_align().unwrap();
896
897         // Allocate for the layout.
898         let mem = Global.alloc(layout)
899             .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
900
901         // Initialize the RcBox
902         let inner = mem_to_rcbox(mem.as_ptr());
903         debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
904
905         ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
906         ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
907
908         inner
909     }
910
911     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized value
912     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
913         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
914         Self::allocate_for_layout(
915             Layout::for_value(&*ptr),
916             |mem| set_data_ptr(ptr as *mut T, mem) as *mut RcBox<T>,
917         )
918     }
919
920     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
921         unsafe {
922             let box_unique = Box::into_unique(v);
923             let bptr = box_unique.as_ptr();
924
925             let value_size = size_of_val(&*bptr);
926             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
927
928             // Copy value as bytes
929             ptr::copy_nonoverlapping(
930                 bptr as *const T as *const u8,
931                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
932                 value_size);
933
934             // Free the allocation without dropping its contents
935             box_free(box_unique);
936
937             Self::from_ptr(ptr)
938         }
939     }
940 }
941
942 impl<T> Rc<[T]> {
943     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
944     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
945         Self::allocate_for_layout(
946             Layout::array::<T>(len).unwrap(),
947             |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>,
948         )
949     }
950 }
951
952 /// Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
953 ///
954 /// For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
955 /// unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
956 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
957     ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
958     ptr
959 }
960
961 impl<T> Rc<[T]> {
962     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<[T]>
963     ///
964     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
965     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
966         let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
967
968         ptr::copy_nonoverlapping(
969             v.as_ptr(),
970             &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T,
971             v.len());
972
973         Self::from_ptr(ptr)
974     }
975
976     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
977     ///
978     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
979     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
980         // Panic guard while cloning T elements.
981         // In the event of a panic, elements that have been written
982         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
983         struct Guard<T> {
984             mem: NonNull<u8>,
985             elems: *mut T,
986             layout: Layout,
987             n_elems: usize,
988         }
989
990         impl<T> Drop for Guard<T> {
991             fn drop(&mut self) {
992                 unsafe {
993                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
994                     ptr::drop_in_place(slice);
995
996                     Global.dealloc(self.mem, self.layout);
997                 }
998             }
999         }
1000
1001         let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1002
1003         let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1004         let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1005
1006         // Pointer to first element
1007         let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1008
1009         let mut guard = Guard {
1010             mem: NonNull::new_unchecked(mem),
1011             elems,
1012             layout,
1013             n_elems: 0,
1014         };
1015
1016         for (i, item) in iter.enumerate() {
1017             ptr::write(elems.add(i), item);
1018             guard.n_elems += 1;
1019         }
1020
1021         // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1022         forget(guard);
1023
1024         Self::from_ptr(ptr)
1025     }
1026 }
1027
1028 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1029 trait RcFromSlice<T> {
1030     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1031 }
1032
1033 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1034     #[inline]
1035     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1036         unsafe {
1037             Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len())
1038         }
1039     }
1040 }
1041
1042 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1043     #[inline]
1044     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1045         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1046     }
1047 }
1048
1049 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1050 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1051     type Target = T;
1052
1053     #[inline(always)]
1054     fn deref(&self) -> &T {
1055         &self.inner().value
1056     }
1057 }
1058
1059 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "0")]
1060 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1061
1062 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1063 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1064     /// Drops the `Rc`.
1065     ///
1066     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1067     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1068     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1069     ///
1070     /// # Examples
1071     ///
1072     /// ```
1073     /// use std::rc::Rc;
1074     ///
1075     /// struct Foo;
1076     ///
1077     /// impl Drop for Foo {
1078     ///     fn drop(&mut self) {
1079     ///         println!("dropped!");
1080     ///     }
1081     /// }
1082     ///
1083     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1084     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1085     ///
1086     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1087     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1088     /// ```
1089     ///
1090     /// [`Weak`]: ../../std/rc/struct.Weak.html
1091     fn drop(&mut self) {
1092         unsafe {
1093             self.dec_strong();
1094             if self.strong() == 0 {
1095                 // destroy the contained object
1096                 ptr::drop_in_place(self.ptr.as_mut());
1097
1098                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1099                 // destroyed the contents.
1100                 self.dec_weak();
1101
1102                 if self.weak() == 0 {
1103                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1104                 }
1105             }
1106         }
1107     }
1108 }
1109
1110 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1111 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1112     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1113     ///
1114     /// This creates another pointer to the same inner value, increasing the
1115     /// strong reference count.
1116     ///
1117     /// # Examples
1118     ///
1119     /// ```
1120     /// use std::rc::Rc;
1121     ///
1122     /// let five = Rc::new(5);
1123     ///
1124     /// let _ = Rc::clone(&five);
1125     /// ```
1126     #[inline]
1127     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1128         self.inc_strong();
1129         Self::from_inner(self.ptr)
1130     }
1131 }
1132
1133 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1134 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1135     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1136     ///
1137     /// # Examples
1138     ///
1139     /// ```
1140     /// use std::rc::Rc;
1141     ///
1142     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1143     /// assert_eq!(*x, 0);
1144     /// ```
1145     #[inline]
1146     fn default() -> Rc<T> {
1147         Rc::new(Default::default())
1148     }
1149 }
1150
1151 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1152 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1153     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1154     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1155 }
1156
1157 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1158 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1159     #[inline]
1160     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1161         **self == **other
1162     }
1163
1164     #[inline]
1165     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1166         **self != **other
1167     }
1168 }
1169
1170 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1171 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1172 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1173 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1174 /// the same value, than two `&T`s.
1175 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1176 impl<T: ?Sized + Eq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1177     #[inline]
1178     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1179         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1180     }
1181
1182     #[inline]
1183     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1184         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1185     }
1186 }
1187
1188 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1189 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1190     /// Equality for two `Rc`s.
1191     ///
1192     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal.
1193     ///
1194     /// If `T` also implements `Eq`, two `Rc`s that point to the same value are
1195     /// always equal.
1196     ///
1197     /// # Examples
1198     ///
1199     /// ```
1200     /// use std::rc::Rc;
1201     ///
1202     /// let five = Rc::new(5);
1203     ///
1204     /// assert!(five == Rc::new(5));
1205     /// ```
1206     #[inline]
1207     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1208         RcEqIdent::eq(self, other)
1209     }
1210
1211     /// Inequality for two `Rc`s.
1212     ///
1213     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1214     ///
1215     /// If `T` also implements `Eq`, two `Rc`s that point to the same value are
1216     /// never unequal.
1217     ///
1218     /// # Examples
1219     ///
1220     /// ```
1221     /// use std::rc::Rc;
1222     ///
1223     /// let five = Rc::new(5);
1224     ///
1225     /// assert!(five != Rc::new(6));
1226     /// ```
1227     #[inline]
1228     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1229         RcEqIdent::ne(self, other)
1230     }
1231 }
1232
1233 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1234 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1235
1236 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1237 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1238     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1239     ///
1240     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1241     ///
1242     /// # Examples
1243     ///
1244     /// ```
1245     /// use std::rc::Rc;
1246     /// use std::cmp::Ordering;
1247     ///
1248     /// let five = Rc::new(5);
1249     ///
1250     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1251     /// ```
1252     #[inline(always)]
1253     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1254         (**self).partial_cmp(&**other)
1255     }
1256
1257     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1258     ///
1259     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1260     ///
1261     /// # Examples
1262     ///
1263     /// ```
1264     /// use std::rc::Rc;
1265     ///
1266     /// let five = Rc::new(5);
1267     ///
1268     /// assert!(five < Rc::new(6));
1269     /// ```
1270     #[inline(always)]
1271     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1272         **self < **other
1273     }
1274
1275     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1276     ///
1277     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1278     ///
1279     /// # Examples
1280     ///
1281     /// ```
1282     /// use std::rc::Rc;
1283     ///
1284     /// let five = Rc::new(5);
1285     ///
1286     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1287     /// ```
1288     #[inline(always)]
1289     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1290         **self <= **other
1291     }
1292
1293     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1294     ///
1295     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1296     ///
1297     /// # Examples
1298     ///
1299     /// ```
1300     /// use std::rc::Rc;
1301     ///
1302     /// let five = Rc::new(5);
1303     ///
1304     /// assert!(five > Rc::new(4));
1305     /// ```
1306     #[inline(always)]
1307     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1308         **self > **other
1309     }
1310
1311     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1312     ///
1313     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1314     ///
1315     /// # Examples
1316     ///
1317     /// ```
1318     /// use std::rc::Rc;
1319     ///
1320     /// let five = Rc::new(5);
1321     ///
1322     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1323     /// ```
1324     #[inline(always)]
1325     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1326         **self >= **other
1327     }
1328 }
1329
1330 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1331 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1332     /// Comparison for two `Rc`s.
1333     ///
1334     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1335     ///
1336     /// # Examples
1337     ///
1338     /// ```
1339     /// use std::rc::Rc;
1340     /// use std::cmp::Ordering;
1341     ///
1342     /// let five = Rc::new(5);
1343     ///
1344     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1345     /// ```
1346     #[inline]
1347     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1348         (**self).cmp(&**other)
1349     }
1350 }
1351
1352 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1353 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1354     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1355         (**self).hash(state);
1356     }
1357 }
1358
1359 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1360 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1361     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1362         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1363     }
1364 }
1365
1366 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1367 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1368     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1369         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1370     }
1371 }
1372
1373 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1374 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1375     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1376         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1377     }
1378 }
1379
1380 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1381 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1382     fn from(t: T) -> Self {
1383         Rc::new(t)
1384     }
1385 }
1386
1387 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1388 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1389     #[inline]
1390     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1391         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1392     }
1393 }
1394
1395 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1396 impl From<&str> for Rc<str> {
1397     #[inline]
1398     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1399         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1400         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1401     }
1402 }
1403
1404 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1405 impl From<String> for Rc<str> {
1406     #[inline]
1407     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1408         Rc::from(&v[..])
1409     }
1410 }
1411
1412 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1413 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1414     #[inline]
1415     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1416         Rc::from_box(v)
1417     }
1418 }
1419
1420 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1421 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1422     #[inline]
1423     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1424         unsafe {
1425             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1426
1427             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1428             v.set_len(0);
1429
1430             rc
1431         }
1432     }
1433 }
1434
1435 #[unstable(feature = "boxed_slice_try_from", issue = "0")]
1436 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]>
1437 where
1438     [T; N]: LengthAtMost32,
1439 {
1440     type Error = Rc<[T]>;
1441
1442     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
1443         if boxed_slice.len() == N {
1444             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
1445         } else {
1446             Err(boxed_slice)
1447         }
1448     }
1449 }
1450
1451 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
1452 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
1453     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
1454     ///
1455     /// # Performance characteristics
1456     ///
1457     /// ## The general case
1458     ///
1459     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
1460     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
1461     ///
1462     /// ```rust
1463     /// # use std::rc::Rc;
1464     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
1465     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1466     /// ```
1467     ///
1468     /// this behaves as if we wrote:
1469     ///
1470     /// ```rust
1471     /// # use std::rc::Rc;
1472     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
1473     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
1474     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
1475     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1476     /// ```
1477     ///
1478     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
1479     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
1480     ///
1481     /// ## Iterators of known length
1482     ///
1483     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
1484     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
1485     ///
1486     /// ```rust
1487     /// # use std::rc::Rc;
1488     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
1489     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
1490     /// ```
1491     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
1492         RcFromIter::from_iter(iter.into_iter())
1493     }
1494 }
1495
1496 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
1497 trait RcFromIter<T, I> {
1498     fn from_iter(iter: I) -> Self;
1499 }
1500
1501 impl<T, I: Iterator<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]> {
1502     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1503         iter.collect::<Vec<T>>().into()
1504     }
1505 }
1506
1507 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]>  {
1508     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1509         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
1510         let (low, high) = iter.size_hint();
1511         if let Some(high) = high {
1512             debug_assert_eq!(
1513                 low, high,
1514                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
1515                 (low, high)
1516             );
1517
1518             unsafe {
1519                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
1520                 Rc::from_iter_exact(iter, low)
1521             }
1522         } else {
1523             // Fall back to normal implementation.
1524             iter.collect::<Vec<T>>().into()
1525         }
1526     }
1527 }
1528
1529 impl<'a, T: 'a + Clone> RcFromIter<&'a T, slice::Iter<'a, T>> for Rc<[T]> {
1530     fn from_iter(iter: slice::Iter<'a, T>) -> Self {
1531         // Delegate to `impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]>`.
1532         //
1533         // In the case that `T: Copy`, we get to use `ptr::copy_nonoverlapping`
1534         // which is even more performant.
1535         //
1536         // In the fall-back case we have `T: Clone`. This is still better
1537         // than the `TrustedLen` implementation as slices have a known length
1538         // and so we get to avoid calling `size_hint` and avoid the branching.
1539         iter.as_slice().into()
1540     }
1541 }
1542
1543 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
1544 /// managed value. The value is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
1545 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Rc`]`<T>>`.
1546 ///
1547 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
1548 /// prevent the inner value from being dropped, and `Weak` itself makes no
1549 /// guarantees about the value still being present and may return [`None`]
1550 /// when [`upgrade`]d.
1551 ///
1552 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the value
1553 /// within [`Rc`] without extending its lifetime. It is also used to prevent
1554 /// circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
1555 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
1556 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
1557 /// pointers from children back to their parents.
1558 ///
1559 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
1560 ///
1561 /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1562 /// [`Rc::downgrade`]: struct.Rc.html#method.downgrade
1563 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1564 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
1565 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1566 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1567 pub struct Weak<T: ?Sized> {
1568     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
1569     // but it is not necessarily a valid pointer.
1570     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
1571     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
1572     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
1573     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
1574 }
1575
1576 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1577 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
1578 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1579 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
1580
1581 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1582 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
1583
1584 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
1585 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
1586
1587 impl<T> Weak<T> {
1588     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1589     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1590     ///
1591     /// [`upgrade`]: #method.upgrade
1592     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1593     ///
1594     /// # Examples
1595     ///
1596     /// ```
1597     /// use std::rc::Weak;
1598     ///
1599     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1600     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1601     /// ```
1602     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1603     pub fn new() -> Weak<T> {
1604         Weak {
1605             ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut RcBox<T>).expect("MAX is not 0"),
1606         }
1607     }
1608
1609     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1610     ///
1611     /// It is up to the caller to ensure that the object is still alive when accessing it through
1612     /// the pointer.
1613     ///
1614     /// The pointer may be [`null`] or be dangling in case the object has already been destroyed.
1615     ///
1616     /// # Examples
1617     ///
1618     /// ```
1619     /// #![feature(weak_into_raw)]
1620     ///
1621     /// use std::rc::Rc;
1622     /// use std::ptr;
1623     ///
1624     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1625     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1626     /// // Both point to the same object
1627     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_raw()));
1628     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1629     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1630     ///
1631     /// drop(strong);
1632     /// // But not any more. We can do weak.as_raw(), but accessing the pointer would lead to
1633     /// // undefined behaviour.
1634     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1635     /// ```
1636     ///
1637     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1638     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1639     pub fn as_raw(&self) -> *const T {
1640         match self.inner() {
1641             None => ptr::null(),
1642             Some(inner) => {
1643                 let offset = data_offset_sized::<T>();
1644                 let ptr = inner as *const RcBox<T>;
1645                 // Note: while the pointer we create may already point to dropped value, the
1646                 // allocation still lives (it must hold the weak point as long as we are alive).
1647                 // Therefore, the offset is OK to do, it won't get out of the allocation.
1648                 let ptr = unsafe { (ptr as *const u8).offset(offset) };
1649                 ptr as *const T
1650             }
1651         }
1652     }
1653
1654     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1655     ///
1656     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, preserving the original weak count. It
1657     /// can be turned back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1658     ///
1659     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1660     /// [`as_raw`] apply.
1661     ///
1662     /// # Examples
1663     ///
1664     /// ```
1665     /// #![feature(weak_into_raw)]
1666     ///
1667     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1668     ///
1669     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1670     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1671     /// let raw = weak.into_raw();
1672     ///
1673     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1674     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1675     ///
1676     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1677     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
1678     /// ```
1679     ///
1680     /// [`from_raw`]: struct.Weak.html#method.from_raw
1681     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1682     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1683     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1684         let result = self.as_raw();
1685         mem::forget(self);
1686         result
1687     }
1688
1689     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1690     ///
1691     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1692     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1693     ///
1694     /// It takes ownership of one weak count. In case a [`null`] is passed, a dangling [`Weak`] is
1695     /// returned.
1696     ///
1697     /// # Safety
1698     ///
1699     /// The pointer must represent one valid weak count. In other words, it must point to `T` which
1700     /// is or *was* managed by an [`Rc`] and the weak count of that [`Rc`] must not have reached
1701     /// 0. It is allowed for the strong count to be 0.
1702     ///
1703     /// # Examples
1704     ///
1705     /// ```
1706     /// #![feature(weak_into_raw)]
1707     ///
1708     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1709     ///
1710     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1711     ///
1712     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1713     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1714     ///
1715     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
1716     ///
1717     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1718     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1719     ///
1720     /// drop(strong);
1721     ///
1722     /// // Decrement the last weak count.
1723     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1724     /// ```
1725     ///
1726     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1727     /// [`into_raw`]: struct.Weak.html#method.into_raw
1728     /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1729     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1730     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
1731     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1732     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1733         if ptr.is_null() {
1734             Self::new()
1735         } else {
1736             // See Rc::from_raw for details
1737             let offset = data_offset(ptr);
1738             let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
1739             let ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
1740             Weak {
1741                 ptr: NonNull::new(ptr).expect("Invalid pointer passed to from_raw"),
1742             }
1743         }
1744     }
1745 }
1746
1747 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: NonNull<T>) -> bool {
1748     let address = ptr.as_ptr() as *mut () as usize;
1749     address == usize::MAX
1750 }
1751
1752 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1753     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], extending
1754     /// the lifetime of the value if successful.
1755     ///
1756     /// Returns [`None`] if the value has since been dropped.
1757     ///
1758     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1759     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1760     ///
1761     /// # Examples
1762     ///
1763     /// ```
1764     /// use std::rc::Rc;
1765     ///
1766     /// let five = Rc::new(5);
1767     ///
1768     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
1769     ///
1770     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
1771     /// assert!(strong_five.is_some());
1772     ///
1773     /// // Destroy all strong pointers.
1774     /// drop(strong_five);
1775     /// drop(five);
1776     ///
1777     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1778     /// ```
1779     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1780     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
1781         let inner = self.inner()?;
1782         if inner.strong() == 0 {
1783             None
1784         } else {
1785             inner.inc_strong();
1786             Some(Rc::from_inner(self.ptr))
1787         }
1788     }
1789
1790     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this value.
1791     ///
1792     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1793     ///
1794     /// [`Weak::new`]: #method.new
1795     #[unstable(feature = "weak_counts", issue = "57977")]
1796     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1797         if let Some(inner) = self.inner() {
1798             inner.strong()
1799         } else {
1800             0
1801         }
1802     }
1803
1804     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this value.
1805     ///
1806     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return `None`. If
1807     /// not, the returned value is at least 1, since `self` still points to the
1808     /// value.
1809     ///
1810     /// [`Weak::new`]: #method.new
1811     #[unstable(feature = "weak_counts", issue = "57977")]
1812     pub fn weak_count(&self) -> Option<usize> {
1813         self.inner().map(|inner| {
1814             if inner.strong() > 0 {
1815                 inner.weak() - 1  // subtract the implicit weak ptr
1816             } else {
1817                 inner.weak()
1818             }
1819         })
1820     }
1821
1822     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`
1823     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1824     #[inline]
1825     fn inner(&self) -> Option<&RcBox<T>> {
1826         if is_dangling(self.ptr) {
1827             None
1828         } else {
1829             Some(unsafe { self.ptr.as_ref() })
1830         }
1831     }
1832
1833     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same value (not just
1834     /// values that compare as equal), or if both don't point to any value
1835     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1836     ///
1837     /// # Notes
1838     ///
1839     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1840     /// other, even though they don't point to any value.
1841     ///
1842     /// # Examples
1843     ///
1844     /// ```
1845     /// use std::rc::Rc;
1846     ///
1847     /// let first_rc = Rc::new(5);
1848     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
1849     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
1850     ///
1851     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1852     ///
1853     /// let third_rc = Rc::new(5);
1854     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1855     ///
1856     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1857     /// ```
1858     ///
1859     /// Comparing `Weak::new`.
1860     ///
1861     /// ```
1862     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1863     ///
1864     /// let first = Weak::new();
1865     /// let second = Weak::new();
1866     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1867     ///
1868     /// let third_rc = Rc::new(());
1869     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1870     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1871     /// ```
1872     #[inline]
1873     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1874     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1875         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1876     }
1877 }
1878
1879 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1880 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1881     /// Drops the `Weak` pointer.
1882     ///
1883     /// # Examples
1884     ///
1885     /// ```
1886     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1887     ///
1888     /// struct Foo;
1889     ///
1890     /// impl Drop for Foo {
1891     ///     fn drop(&mut self) {
1892     ///         println!("dropped!");
1893     ///     }
1894     /// }
1895     ///
1896     /// let foo = Rc::new(Foo);
1897     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
1898     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1899     ///
1900     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1901     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1902     ///
1903     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1904     /// ```
1905     fn drop(&mut self) {
1906         if let Some(inner) = self.inner() {
1907             inner.dec_weak();
1908             // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
1909             // the strong pointers have disappeared.
1910             if inner.weak() == 0 {
1911                 unsafe {
1912                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1913                 }
1914             }
1915         }
1916     }
1917 }
1918
1919 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1920 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1921     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same value.
1922     ///
1923     /// # Examples
1924     ///
1925     /// ```
1926     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1927     ///
1928     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
1929     ///
1930     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1931     /// ```
1932     #[inline]
1933     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1934         if let Some(inner) = self.inner() {
1935             inner.inc_weak()
1936         }
1937         Weak { ptr: self.ptr }
1938     }
1939 }
1940
1941 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1942 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
1943     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1944         write!(f, "(Weak)")
1945     }
1946 }
1947
1948 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1949 impl<T> Default for Weak<T> {
1950     /// Constructs a new `Weak<T>`, allocating memory for `T` without initializing
1951     /// it. Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1952     ///
1953     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1954     /// [`upgrade`]: ../../std/rc/struct.Weak.html#method.upgrade
1955     ///
1956     /// # Examples
1957     ///
1958     /// ```
1959     /// use std::rc::Weak;
1960     ///
1961     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1962     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1963     /// ```
1964     fn default() -> Weak<T> {
1965         Weak::new()
1966     }
1967 }
1968
1969 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
1970 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
1971 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
1972 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
1973 // what happens -- no real program should ever experience this.
1974 //
1975 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
1976 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
1977
1978 #[doc(hidden)]
1979 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
1980     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
1981
1982     #[inline]
1983     fn strong(&self) -> usize {
1984         self.inner().strong.get()
1985     }
1986
1987     #[inline]
1988     fn inc_strong(&self) {
1989         let strong = self.strong();
1990
1991         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
1992         // The reference count will never be zero when this is called;
1993         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
1994         // an otherwise missed optimization.
1995         if strong == 0 || strong == usize::max_value() {
1996             unsafe { abort(); }
1997         }
1998         self.inner().strong.set(strong + 1);
1999     }
2000
2001     #[inline]
2002     fn dec_strong(&self) {
2003         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
2004     }
2005
2006     #[inline]
2007     fn weak(&self) -> usize {
2008         self.inner().weak.get()
2009     }
2010
2011     #[inline]
2012     fn inc_weak(&self) {
2013         let weak = self.weak();
2014
2015         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2016         // The reference count will never be zero when this is called;
2017         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2018         // an otherwise missed optimization.
2019         if weak == 0 || weak == usize::max_value() {
2020             unsafe { abort(); }
2021         }
2022         self.inner().weak.set(weak + 1);
2023     }
2024
2025     #[inline]
2026     fn dec_weak(&self) {
2027         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
2028     }
2029 }
2030
2031 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
2032     #[inline(always)]
2033     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2034         unsafe {
2035             self.ptr.as_ref()
2036         }
2037     }
2038 }
2039
2040 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for RcBox<T> {
2041     #[inline(always)]
2042     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2043         self
2044     }
2045 }
2046
2047 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2048 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2049     fn borrow(&self) -> &T {
2050         &**self
2051     }
2052 }
2053
2054 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2055 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2056     fn as_ref(&self) -> &T {
2057         &**self
2058     }
2059 }
2060
2061 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2062 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> { }
2063
2064 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2065     // Align the unsized value to the end of the `RcBox`.
2066     // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
2067     data_offset_align(align_of_val(&*ptr))
2068 }
2069
2070 /// Computes the offset of the data field within `RcBox`.
2071 ///
2072 /// Unlike [`data_offset`], this doesn't need the pointer, but it works only on `T: Sized`.
2073 fn data_offset_sized<T>() -> isize {
2074     data_offset_align(align_of::<T>())
2075 }
2076
2077 #[inline]
2078 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2079     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2080     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2081 }