]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/liballoc/rc.rs
more consistency and clarification
[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 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 allocation may have
48 //! already been destroyed.
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` allocation it points to. As long as there are
116 //!     // other `Rc<Owner>` pointing at the same `Owner` allocation, it will remain
117 //!     // allocated. The field projection `gadget1.owner.name` works because
118 //!     // `Rc<Owner>` automatically dereferences to `Owner`.
119 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
120 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
121 //!
122 //!     // At the end of the function, `gadget1` and `gadget2` are destroyed, and
123 //!     // with them the last counted references to our `Owner`. Gadget Man now
124 //!     // gets destroyed as well.
125 //! }
126 //! ```
127 //!
128 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
129 //! `Owner` to `Gadget`, we will run into problems. An [`Rc`] pointer from `Owner`
130 //! to `Gadget` introduces a cycle. This means that their
131 //! reference counts can never reach 0, and the allocation will never be destroyed:
132 //! a memory leak. In order to get around this, we can use [`Weak`]
133 //! pointers.
134 //!
135 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
136 //! place. In order to end up with two values that point at each other, one of
137 //! them needs to be mutable. This is difficult because [`Rc`] enforces
138 //! memory safety by only giving out shared references to the value it wraps,
139 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
140 //! value we wish to mutate in a [`RefCell`], which provides *interior
141 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
142 //! [`RefCell`] enforces Rust's borrowing rules at runtime.
143 //!
144 //! ```
145 //! use std::rc::Rc;
146 //! use std::rc::Weak;
147 //! use std::cell::RefCell;
148 //!
149 //! struct Owner {
150 //!     name: String,
151 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
152 //!     // ...other fields
153 //! }
154 //!
155 //! struct Gadget {
156 //!     id: i32,
157 //!     owner: Rc<Owner>,
158 //!     // ...other fields
159 //! }
160 //!
161 //! fn main() {
162 //!     // Create a reference-counted `Owner`. Note that we've put the `Owner`'s
163 //!     // vector of `Gadget`s inside a `RefCell` so that we can mutate it through
164 //!     // a shared reference.
165 //!     let gadget_owner: Rc<Owner> = Rc::new(
166 //!         Owner {
167 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
168 //!             gadgets: RefCell::new(vec![]),
169 //!         }
170 //!     );
171 //!
172 //!     // Create `Gadget`s belonging to `gadget_owner`, as before.
173 //!     let gadget1 = Rc::new(
174 //!         Gadget {
175 //!             id: 1,
176 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
177 //!         }
178 //!     );
179 //!     let gadget2 = Rc::new(
180 //!         Gadget {
181 //!             id: 2,
182 //!             owner: Rc::clone(&gadget_owner),
183 //!         }
184 //!     );
185 //!
186 //!     // Add the `Gadget`s to their `Owner`.
187 //!     {
188 //!         let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();
189 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));
190 //!         gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));
191 //!
192 //!         // `RefCell` dynamic borrow ends here.
193 //!     }
194 //!
195 //!     // Iterate over our `Gadget`s, printing their details out.
196 //!     for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
197 //!
198 //!         // `gadget_weak` is a `Weak<Gadget>`. Since `Weak` pointers can't
199 //!         // guarantee the allocation still exists, we need to call
200 //!         // `upgrade`, which returns an `Option<Rc<Gadget>>`.
201 //!         //
202 //!         // In this case we know the allocation still exists, so we simply
203 //!         // `unwrap` the `Option`. In a more complicated program, you might
204 //!         // need graceful error handling for a `None` result.
205 //!
206 //!         let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();
207 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
208 //!     }
209 //!
210 //!     // At the end of the function, `gadget_owner`, `gadget1`, and `gadget2`
211 //!     // are destroyed. There are now no strong (`Rc`) pointers to the
212 //!     // gadgets, so they are destroyed. This zeroes the reference count on
213 //!     // Gadget Man, so he gets destroyed as well.
214 //! }
215 //! ```
216 //!
217 //! [`Rc`]: struct.Rc.html
218 //! [`Weak`]: struct.Weak.html
219 //! [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
220 //! [`Cell`]: ../../std/cell/struct.Cell.html
221 //! [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
222 //! [send]: ../../std/marker/trait.Send.html
223 //! [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
224 //! [`Deref`]: ../../std/ops/trait.Deref.html
225 //! [downgrade]: struct.Rc.html#method.downgrade
226 //! [upgrade]: struct.Weak.html#method.upgrade
227 //! [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
228 //! [mutability]: ../../std/cell/index.html#introducing-mutability-inside-of-something-immutable
229
230 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
231
232 #[cfg(not(test))]
233 use crate::boxed::Box;
234 #[cfg(test)]
235 use std::boxed::Box;
236
237 use core::any::Any;
238 use core::array::LengthAtMost32;
239 use core::borrow;
240 use core::cell::Cell;
241 use core::cmp::Ordering;
242 use core::fmt;
243 use core::hash::{Hash, Hasher};
244 use core::intrinsics::abort;
245 use core::iter;
246 use core::marker::{self, Unpin, Unsize, PhantomData};
247 use core::mem::{self, align_of, align_of_val, forget, size_of_val};
248 use core::ops::{Deref, Receiver, CoerceUnsized, DispatchFromDyn};
249 use core::pin::Pin;
250 use core::ptr::{self, NonNull};
251 use core::slice::{self, from_raw_parts_mut};
252 use core::convert::{From, TryFrom};
253 use core::usize;
254
255 use crate::alloc::{Global, Alloc, Layout, box_free, handle_alloc_error};
256 use crate::string::String;
257 use crate::vec::Vec;
258
259 #[cfg(test)]
260 mod tests;
261
262 struct RcBox<T: ?Sized> {
263     strong: Cell<usize>,
264     weak: Cell<usize>,
265     value: T,
266 }
267
268 /// A single-threaded reference-counting pointer. 'Rc' stands for 'Reference
269 /// Counted'.
270 ///
271 /// See the [module-level documentation](./index.html) for more details.
272 ///
273 /// The inherent methods of `Rc` are all associated functions, which means
274 /// that you have to call them as e.g., [`Rc::get_mut(&mut value)`][get_mut] instead of
275 /// `value.get_mut()`. This avoids conflicts with methods of the inner
276 /// type `T`.
277 ///
278 /// [get_mut]: #method.get_mut
279 #[cfg_attr(not(test), lang = "rc")]
280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
281 pub struct Rc<T: ?Sized> {
282     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
283     phantom: PhantomData<T>,
284 }
285
286 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
287 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
288 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
289 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
290
291 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
292 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
293
294 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
295 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Rc<U>> for Rc<T> {}
296
297 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
298     fn from_inner(ptr: NonNull<RcBox<T>>) -> Self {
299         Self {
300             ptr,
301             phantom: PhantomData,
302         }
303     }
304
305     unsafe fn from_ptr(ptr: *mut RcBox<T>) -> Self {
306         Self::from_inner(NonNull::new_unchecked(ptr))
307     }
308 }
309
310 impl<T> Rc<T> {
311     /// Constructs a new `Rc<T>`.
312     ///
313     /// # Examples
314     ///
315     /// ```
316     /// use std::rc::Rc;
317     ///
318     /// let five = Rc::new(5);
319     /// ```
320     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
321     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
322         // There is an implicit weak pointer owned by all the strong
323         // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
324         // the allocation while the strong destructor is running, even
325         // if the weak pointer is stored inside the strong one.
326         Self::from_inner(Box::into_raw_non_null(box RcBox {
327             strong: Cell::new(1),
328             weak: Cell::new(1),
329             value,
330         }))
331     }
332
333     /// Constructs a new `Rc` with uninitialized contents.
334     ///
335     /// # Examples
336     ///
337     /// ```
338     /// #![feature(new_uninit)]
339     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
340     ///
341     /// use std::rc::Rc;
342     ///
343     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
344     ///
345     /// let five = unsafe {
346     ///     // Deferred initialization:
347     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
348     ///
349     ///     five.assume_init()
350     /// };
351     ///
352     /// assert_eq!(*five, 5)
353     /// ```
354     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
355     pub fn new_uninit() -> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
356         unsafe {
357             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_layout(
358                 Layout::new::<T>(),
359                 |mem| mem as *mut RcBox<mem::MaybeUninit<T>>,
360             ))
361         }
362     }
363
364     /// Constructs a new `Pin<Rc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
365     /// `value` will be pinned in memory and unable to be moved.
366     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
367     pub fn pin(value: T) -> Pin<Rc<T>> {
368         unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::new(value)) }
369     }
370
371     /// Returns the inner value, if the `Rc` has exactly one strong reference.
372     ///
373     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Rc` that was
374     /// passed in.
375     ///
376     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
377     ///
378     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
379     ///
380     /// # Examples
381     ///
382     /// ```
383     /// use std::rc::Rc;
384     ///
385     /// let x = Rc::new(3);
386     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
387     ///
388     /// let x = Rc::new(4);
389     /// let _y = Rc::clone(&x);
390     /// assert_eq!(*Rc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
391     /// ```
392     #[inline]
393     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
394     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
395         if Rc::strong_count(&this) == 1 {
396             unsafe {
397                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
398
399                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrementing
400                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
401                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
402                 // fake Weak.
403                 this.dec_strong();
404                 let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
405                 forget(this);
406                 Ok(val)
407             }
408         } else {
409             Err(this)
410         }
411     }
412 }
413
414 impl<T> Rc<[T]> {
415     /// Constructs a new reference-counted slice with uninitialized contents.
416     ///
417     /// # Examples
418     ///
419     /// ```
420     /// #![feature(new_uninit)]
421     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
422     ///
423     /// use std::rc::Rc;
424     ///
425     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
426     ///
427     /// let values = unsafe {
428     ///     // Deferred initialization:
429     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
430     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
431     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
432     ///
433     ///     values.assume_init()
434     /// };
435     ///
436     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
437     /// ```
438     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
439     pub fn new_uninit_slice(len: usize) -> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
440         unsafe {
441             Rc::from_ptr(Rc::allocate_for_slice(len))
442         }
443     }
444 }
445
446 impl<T> Rc<mem::MaybeUninit<T>> {
447     /// Converts to `Rc<T>`.
448     ///
449     /// # Safety
450     ///
451     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
452     /// it is up to the caller to guarantee that the value
453     /// really is in an initialized state.
454     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
455     /// causes immediate undefined behavior.
456     ///
457     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
458     ///
459     /// # Examples
460     ///
461     /// ```
462     /// #![feature(new_uninit)]
463     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
464     ///
465     /// use std::rc::Rc;
466     ///
467     /// let mut five = Rc::<u32>::new_uninit();
468     ///
469     /// let five = unsafe {
470     ///     // Deferred initialization:
471     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut five).as_mut_ptr().write(5);
472     ///
473     ///     five.assume_init()
474     /// };
475     ///
476     /// assert_eq!(*five, 5)
477     /// ```
478     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
479     #[inline]
480     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<T> {
481         Rc::from_inner(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.cast())
482     }
483 }
484
485 impl<T> Rc<[mem::MaybeUninit<T>]> {
486     /// Converts to `Rc<[T]>`.
487     ///
488     /// # Safety
489     ///
490     /// As with [`MaybeUninit::assume_init`],
491     /// it is up to the caller to guarantee that the value
492     /// really is in an initialized state.
493     /// Calling this when the content is not yet fully initialized
494     /// causes immediate undefined behavior.
495     ///
496     /// [`MaybeUninit::assume_init`]: ../../std/mem/union.MaybeUninit.html#method.assume_init
497     ///
498     /// # Examples
499     ///
500     /// ```
501     /// #![feature(new_uninit)]
502     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
503     ///
504     /// use std::rc::Rc;
505     ///
506     /// let mut values = Rc::<[u32]>::new_uninit_slice(3);
507     ///
508     /// let values = unsafe {
509     ///     // Deferred initialization:
510     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[0].as_mut_ptr().write(1);
511     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[1].as_mut_ptr().write(2);
512     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut values)[2].as_mut_ptr().write(3);
513     ///
514     ///     values.assume_init()
515     /// };
516     ///
517     /// assert_eq!(*values, [1, 2, 3])
518     /// ```
519     #[unstable(feature = "new_uninit", issue = "63291")]
520     #[inline]
521     pub unsafe fn assume_init(self) -> Rc<[T]> {
522         Rc::from_ptr(mem::ManuallyDrop::new(self).ptr.as_ptr() as _)
523     }
524 }
525
526 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
527     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer.
528     ///
529     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Rc` using
530     /// [`Rc::from_raw`][from_raw].
531     ///
532     /// [from_raw]: struct.Rc.html#method.from_raw
533     ///
534     /// # Examples
535     ///
536     /// ```
537     /// use std::rc::Rc;
538     ///
539     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
540     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
541     /// assert_eq!(unsafe { &*x_ptr }, "hello");
542     /// ```
543     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
544     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
545         let ptr: *const T = &*this;
546         mem::forget(this);
547         ptr
548     }
549
550     /// Constructs an `Rc` from a raw pointer.
551     ///
552     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to a
553     /// [`Rc::into_raw`][into_raw].
554     ///
555     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory problems. For example, a
556     /// double-free may occur if the function is called twice on the same raw pointer.
557     ///
558     /// [into_raw]: struct.Rc.html#method.into_raw
559     ///
560     /// # Examples
561     ///
562     /// ```
563     /// use std::rc::Rc;
564     ///
565     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
566     /// let x_ptr = Rc::into_raw(x);
567     ///
568     /// unsafe {
569     ///     // Convert back to an `Rc` to prevent leak.
570     ///     let x = Rc::from_raw(x_ptr);
571     ///     assert_eq!(&*x, "hello");
572     ///
573     ///     // Further calls to `Rc::from_raw(x_ptr)` would be memory-unsafe.
574     /// }
575     ///
576     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
577     /// ```
578     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
579     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
580         let offset = data_offset(ptr);
581
582         // Reverse the offset to find the original RcBox.
583         let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
584         let rc_ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
585
586         Self::from_ptr(rc_ptr)
587     }
588
589     /// Consumes the `Rc`, returning the wrapped pointer as `NonNull<T>`.
590     ///
591     /// # Examples
592     ///
593     /// ```
594     /// #![feature(rc_into_raw_non_null)]
595     ///
596     /// use std::rc::Rc;
597     ///
598     /// let x = Rc::new("hello".to_owned());
599     /// let ptr = Rc::into_raw_non_null(x);
600     /// let deref = unsafe { ptr.as_ref() };
601     /// assert_eq!(deref, "hello");
602     /// ```
603     #[unstable(feature = "rc_into_raw_non_null", issue = "47336")]
604     #[inline]
605     pub fn into_raw_non_null(this: Self) -> NonNull<T> {
606         // safe because Rc guarantees its pointer is non-null
607         unsafe { NonNull::new_unchecked(Rc::into_raw(this) as *mut _) }
608     }
609
610     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this allocation.
611     ///
612     /// [weak]: struct.Weak.html
613     ///
614     /// # Examples
615     ///
616     /// ```
617     /// use std::rc::Rc;
618     ///
619     /// let five = Rc::new(5);
620     ///
621     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
622     /// ```
623     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
624     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
625         this.inc_weak();
626         // Make sure we do not create a dangling Weak
627         debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
628         Weak { ptr: this.ptr }
629     }
630
631     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this allocation.
632     ///
633     /// [weak]: struct.Weak.html
634     ///
635     /// # Examples
636     ///
637     /// ```
638     /// use std::rc::Rc;
639     ///
640     /// let five = Rc::new(5);
641     /// let _weak_five = Rc::downgrade(&five);
642     ///
643     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&five));
644     /// ```
645     #[inline]
646     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
647     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
648         this.weak() - 1
649     }
650
651     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers to this allocation.
652     ///
653     /// # Examples
654     ///
655     /// ```
656     /// use std::rc::Rc;
657     ///
658     /// let five = Rc::new(5);
659     /// let _also_five = Rc::clone(&five);
660     ///
661     /// assert_eq!(2, Rc::strong_count(&five));
662     /// ```
663     #[inline]
664     #[stable(feature = "rc_counts", since = "1.15.0")]
665     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
666         this.strong()
667     }
668
669     /// Returns `true` if there are no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to
670     /// this allocation.
671     ///
672     /// [weak]: struct.Weak.html
673     #[inline]
674     fn is_unique(this: &Self) -> bool {
675         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
676     }
677
678     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`, if there are
679     /// no other `Rc` or [`Weak`][weak] pointers to the same allocation.
680     ///
681     /// Returns [`None`] otherwise, because it is not safe to
682     /// mutate a shared value.
683     ///
684     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
685     /// the inner value when there are other pointers.
686     ///
687     /// [weak]: struct.Weak.html
688     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
689     /// [make_mut]: struct.Rc.html#method.make_mut
690     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
691     ///
692     /// # Examples
693     ///
694     /// ```
695     /// use std::rc::Rc;
696     ///
697     /// let mut x = Rc::new(3);
698     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
699     /// assert_eq!(*x, 4);
700     ///
701     /// let _y = Rc::clone(&x);
702     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
703     /// ```
704     #[inline]
705     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
706     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
707         if Rc::is_unique(this) {
708             unsafe {
709                 Some(Rc::get_mut_unchecked(this))
710             }
711         } else {
712             None
713         }
714     }
715
716     /// Returns a mutable reference into the given `Rc`,
717     /// without any check.
718     ///
719     /// See also [`get_mut`], which is safe and does appropriate checks.
720     ///
721     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
722     ///
723     /// # Safety
724     ///
725     /// Any other `Rc` or [`Weak`] pointers to the same allocation must not be dereferenced
726     /// for the duration of the returned borrow.
727     /// This is trivially the case if no such pointers exist,
728     /// for example immediately after `Rc::new`.
729     ///
730     /// # Examples
731     ///
732     /// ```
733     /// #![feature(get_mut_unchecked)]
734     ///
735     /// use std::rc::Rc;
736     ///
737     /// let mut x = Rc::new(String::new());
738     /// unsafe {
739     ///     Rc::get_mut_unchecked(&mut x).push_str("foo")
740     /// }
741     /// assert_eq!(*x, "foo");
742     /// ```
743     #[inline]
744     #[unstable(feature = "get_mut_unchecked", issue = "63292")]
745     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: &mut Self) -> &mut T {
746         &mut this.ptr.as_mut().value
747     }
748
749     #[inline]
750     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
751     /// Returns `true` if the two `Rc`s point to the same allocation
752     /// (in a vein similar to [`ptr::eq`]).
753     ///
754     /// # Examples
755     ///
756     /// ```
757     /// use std::rc::Rc;
758     ///
759     /// let five = Rc::new(5);
760     /// let same_five = Rc::clone(&five);
761     /// let other_five = Rc::new(5);
762     ///
763     /// assert!(Rc::ptr_eq(&five, &same_five));
764     /// assert!(!Rc::ptr_eq(&five, &other_five));
765     /// ```
766     ///
767     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
768     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
769         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
770     }
771 }
772
773 impl<T: Clone> Rc<T> {
774     /// Makes a mutable reference into the given `Rc`.
775     ///
776     /// If there are other `Rc` pointers to the same allocation, then `make_mut` will
777     /// [`clone`] the inner value to a new allocation to ensure unique ownership.  This is also
778     /// referred to as clone-on-write.
779     ///
780     /// If there are no other `Rc` pointers to this allocation, then [`Weak`]
781     /// pointers to this allocation will be disassociated.
782     ///
783     /// See also [`get_mut`], which will fail rather than cloning.
784     ///
785     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
786     /// [`clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
787     /// [`get_mut`]: struct.Rc.html#method.get_mut
788     ///
789     /// # Examples
790     ///
791     /// ```
792     /// use std::rc::Rc;
793     ///
794     /// let mut data = Rc::new(5);
795     ///
796     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
797     /// let mut other_data = Rc::clone(&data);    // Won't clone inner data
798     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Clones inner data
799     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;        // Won't clone anything
800     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;  // Won't clone anything
801     ///
802     /// // Now `data` and `other_data` point to different allocations.
803     /// assert_eq!(*data, 8);
804     /// assert_eq!(*other_data, 12);
805     /// ```
806     ///
807     /// [`Weak`] pointers will be disassociated:
808     ///
809     /// ```
810     /// use std::rc::Rc;
811     ///
812     /// let mut data = Rc::new(75);
813     /// let weak = Rc::downgrade(&data);
814     ///
815     /// assert!(75 == *data);
816     /// assert!(75 == *weak.upgrade().unwrap());
817     ///
818     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;
819     ///
820     /// assert!(76 == *data);
821     /// assert!(weak.upgrade().is_none());
822     /// ```
823     #[inline]
824     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
825     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
826         if Rc::strong_count(this) != 1 {
827             // Gotta clone the data, there are other Rcs
828             *this = Rc::new((**this).clone())
829         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
830             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
831             unsafe {
832                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&this.ptr.as_ref().value));
833                 mem::swap(this, &mut swap);
834                 swap.dec_strong();
835                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
836                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
837                 swap.dec_weak();
838                 forget(swap);
839             }
840         }
841         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
842         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
843         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
844         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
845         // reference to the allocation.
846         unsafe {
847             &mut this.ptr.as_mut().value
848         }
849     }
850 }
851
852 impl Rc<dyn Any> {
853     #[inline]
854     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
855     /// Attempt to downcast the `Rc<dyn Any>` to a concrete type.
856     ///
857     /// # Examples
858     ///
859     /// ```
860     /// use std::any::Any;
861     /// use std::rc::Rc;
862     ///
863     /// fn print_if_string(value: Rc<dyn Any>) {
864     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
865     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
866     ///     }
867     /// }
868     ///
869     /// let my_string = "Hello World".to_string();
870     /// print_if_string(Rc::new(my_string));
871     /// print_if_string(Rc::new(0i8));
872     /// ```
873     pub fn downcast<T: Any>(self) -> Result<Rc<T>, Rc<dyn Any>> {
874         if (*self).is::<T>() {
875             let ptr = self.ptr.cast::<RcBox<T>>();
876             forget(self);
877             Ok(Rc::from_inner(ptr))
878         } else {
879             Err(self)
880         }
881     }
882 }
883
884 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
885     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for
886     /// a possibly-unsized value where the value has the layout provided.
887     ///
888     /// The function `mem_to_rcbox` is called with the data pointer
889     /// and must return back a (potentially fat)-pointer for the `RcBox<T>`.
890     unsafe fn allocate_for_layout(
891         value_layout: Layout,
892         mem_to_rcbox: impl FnOnce(*mut u8) -> *mut RcBox<T>
893     ) -> *mut RcBox<T> {
894         // Calculate layout using the given value layout.
895         // Previously, layout was calculated on the expression
896         // `&*(ptr as *const RcBox<T>)`, but this created a misaligned
897         // reference (see #54908).
898         let layout = Layout::new::<RcBox<()>>()
899             .extend(value_layout).unwrap().0
900             .pad_to_align().unwrap();
901
902         // Allocate for the layout.
903         let mem = Global.alloc(layout)
904             .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
905
906         // Initialize the RcBox
907         let inner = mem_to_rcbox(mem.as_ptr());
908         debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
909
910         ptr::write(&mut (*inner).strong, Cell::new(1));
911         ptr::write(&mut (*inner).weak, Cell::new(1));
912
913         inner
914     }
915
916     /// Allocates an `RcBox<T>` with sufficient space for an unsized value
917     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut RcBox<T> {
918         // Allocate for the `RcBox<T>` using the given value.
919         Self::allocate_for_layout(
920             Layout::for_value(&*ptr),
921             |mem| set_data_ptr(ptr as *mut T, mem) as *mut RcBox<T>,
922         )
923     }
924
925     fn from_box(v: Box<T>) -> Rc<T> {
926         unsafe {
927             let box_unique = Box::into_unique(v);
928             let bptr = box_unique.as_ptr();
929
930             let value_size = size_of_val(&*bptr);
931             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
932
933             // Copy value as bytes
934             ptr::copy_nonoverlapping(
935                 bptr as *const T as *const u8,
936                 &mut (*ptr).value as *mut _ as *mut u8,
937                 value_size);
938
939             // Free the allocation without dropping its contents
940             box_free(box_unique);
941
942             Self::from_ptr(ptr)
943         }
944     }
945 }
946
947 impl<T> Rc<[T]> {
948     /// Allocates an `RcBox<[T]>` with the given length.
949     unsafe fn allocate_for_slice(len: usize) -> *mut RcBox<[T]> {
950         Self::allocate_for_layout(
951             Layout::array::<T>(len).unwrap(),
952             |mem| ptr::slice_from_raw_parts_mut(mem as *mut T, len) as *mut RcBox<[T]>,
953         )
954     }
955 }
956
957 /// Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
958 ///
959 /// For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
960 /// unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
961 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
962     ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
963     ptr
964 }
965
966 impl<T> Rc<[T]> {
967     /// Copy elements from slice into newly allocated Rc<[T]>
968     ///
969     /// Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
970     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
971         let ptr = Self::allocate_for_slice(v.len());
972
973         ptr::copy_nonoverlapping(
974             v.as_ptr(),
975             &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T,
976             v.len());
977
978         Self::from_ptr(ptr)
979     }
980
981     /// Constructs an `Rc<[T]>` from an iterator known to be of a certain size.
982     ///
983     /// Behavior is undefined should the size be wrong.
984     unsafe fn from_iter_exact(iter: impl iter::Iterator<Item = T>, len: usize) -> Rc<[T]> {
985         // Panic guard while cloning T elements.
986         // In the event of a panic, elements that have been written
987         // into the new RcBox will be dropped, then the memory freed.
988         struct Guard<T> {
989             mem: NonNull<u8>,
990             elems: *mut T,
991             layout: Layout,
992             n_elems: usize,
993         }
994
995         impl<T> Drop for Guard<T> {
996             fn drop(&mut self) {
997                 unsafe {
998                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
999                     ptr::drop_in_place(slice);
1000
1001                     Global.dealloc(self.mem, self.layout);
1002                 }
1003             }
1004         }
1005
1006         let ptr = Self::allocate_for_slice(len);
1007
1008         let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
1009         let layout = Layout::for_value(&*ptr);
1010
1011         // Pointer to first element
1012         let elems = &mut (*ptr).value as *mut [T] as *mut T;
1013
1014         let mut guard = Guard {
1015             mem: NonNull::new_unchecked(mem),
1016             elems,
1017             layout,
1018             n_elems: 0,
1019         };
1020
1021         for (i, item) in iter.enumerate() {
1022             ptr::write(elems.add(i), item);
1023             guard.n_elems += 1;
1024         }
1025
1026         // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new RcBox.
1027         forget(guard);
1028
1029         Self::from_ptr(ptr)
1030     }
1031 }
1032
1033 /// Specialization trait used for `From<&[T]>`.
1034 trait RcFromSlice<T> {
1035     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
1036 }
1037
1038 impl<T: Clone> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1039     #[inline]
1040     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1041         unsafe {
1042             Self::from_iter_exact(v.iter().cloned(), v.len())
1043         }
1044     }
1045 }
1046
1047 impl<T: Copy> RcFromSlice<T> for Rc<[T]> {
1048     #[inline]
1049     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
1050         unsafe { Rc::copy_from_slice(v) }
1051     }
1052 }
1053
1054 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1055 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
1056     type Target = T;
1057
1058     #[inline(always)]
1059     fn deref(&self) -> &T {
1060         &self.inner().value
1061     }
1062 }
1063
1064 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "0")]
1065 impl<T: ?Sized> Receiver for Rc<T> {}
1066
1067 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1068 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
1069     /// Drops the `Rc`.
1070     ///
1071     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
1072     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
1073     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
1074     ///
1075     /// # Examples
1076     ///
1077     /// ```
1078     /// use std::rc::Rc;
1079     ///
1080     /// struct Foo;
1081     ///
1082     /// impl Drop for Foo {
1083     ///     fn drop(&mut self) {
1084     ///         println!("dropped!");
1085     ///     }
1086     /// }
1087     ///
1088     /// let foo  = Rc::new(Foo);
1089     /// let foo2 = Rc::clone(&foo);
1090     ///
1091     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
1092     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
1093     /// ```
1094     ///
1095     /// [`Weak`]: ../../std/rc/struct.Weak.html
1096     fn drop(&mut self) {
1097         unsafe {
1098             self.dec_strong();
1099             if self.strong() == 0 {
1100                 // destroy the contained object
1101                 ptr::drop_in_place(self.ptr.as_mut());
1102
1103                 // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
1104                 // destroyed the contents.
1105                 self.dec_weak();
1106
1107                 if self.weak() == 0 {
1108                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1109                 }
1110             }
1111         }
1112     }
1113 }
1114
1115 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1116 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
1117     /// Makes a clone of the `Rc` pointer.
1118     ///
1119     /// This creates another pointer to the same allocation, increasing the
1120     /// strong reference count.
1121     ///
1122     /// # Examples
1123     ///
1124     /// ```
1125     /// use std::rc::Rc;
1126     ///
1127     /// let five = Rc::new(5);
1128     ///
1129     /// let _ = Rc::clone(&five);
1130     /// ```
1131     #[inline]
1132     fn clone(&self) -> Rc<T> {
1133         self.inc_strong();
1134         Self::from_inner(self.ptr)
1135     }
1136 }
1137
1138 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1139 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
1140     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1141     ///
1142     /// # Examples
1143     ///
1144     /// ```
1145     /// use std::rc::Rc;
1146     ///
1147     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
1148     /// assert_eq!(*x, 0);
1149     /// ```
1150     #[inline]
1151     fn default() -> Rc<T> {
1152         Rc::new(Default::default())
1153     }
1154 }
1155
1156 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1157 trait RcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1158     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1159     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool;
1160 }
1161
1162 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1163 impl<T: ?Sized + PartialEq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1164     #[inline]
1165     default fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1166         **self == **other
1167     }
1168
1169     #[inline]
1170     default fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1171         **self != **other
1172     }
1173 }
1174
1175 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1176 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Rc`s are used to
1177 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1178 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Rc` clones, that point to
1179 /// the same value, than two `&T`s.
1180 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1181 impl<T: ?Sized + Eq> RcEqIdent<T> for Rc<T> {
1182     #[inline]
1183     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1184         Rc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1185     }
1186
1187     #[inline]
1188     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1189         !Rc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1190     }
1191 }
1192
1193 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1194 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
1195     /// Equality for two `Rc`s.
1196     ///
1197     /// Two `Rc`s are equal if their inner values are equal, even if they are
1198     /// stored in different allocation.
1199     ///
1200     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1201     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1202     /// always equal.
1203     ///
1204     /// # Examples
1205     ///
1206     /// ```
1207     /// use std::rc::Rc;
1208     ///
1209     /// let five = Rc::new(5);
1210     ///
1211     /// assert!(five == Rc::new(5));
1212     /// ```
1213     #[inline]
1214     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1215         RcEqIdent::eq(self, other)
1216     }
1217
1218     /// Inequality for two `Rc`s.
1219     ///
1220     /// Two `Rc`s are unequal if their inner values are unequal.
1221     ///
1222     /// If `T` also implements `Eq` (implying reflexivity of equality),
1223     /// two `Rc`s that point to the same allocation are
1224     /// never unequal.
1225     ///
1226     /// # Examples
1227     ///
1228     /// ```
1229     /// use std::rc::Rc;
1230     ///
1231     /// let five = Rc::new(5);
1232     ///
1233     /// assert!(five != Rc::new(6));
1234     /// ```
1235     #[inline]
1236     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1237         RcEqIdent::ne(self, other)
1238     }
1239 }
1240
1241 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1242 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
1243
1244 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1245 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
1246     /// Partial comparison for two `Rc`s.
1247     ///
1248     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1249     ///
1250     /// # Examples
1251     ///
1252     /// ```
1253     /// use std::rc::Rc;
1254     /// use std::cmp::Ordering;
1255     ///
1256     /// let five = Rc::new(5);
1257     ///
1258     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Rc::new(6)));
1259     /// ```
1260     #[inline(always)]
1261     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
1262         (**self).partial_cmp(&**other)
1263     }
1264
1265     /// Less-than comparison for two `Rc`s.
1266     ///
1267     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1268     ///
1269     /// # Examples
1270     ///
1271     /// ```
1272     /// use std::rc::Rc;
1273     ///
1274     /// let five = Rc::new(5);
1275     ///
1276     /// assert!(five < Rc::new(6));
1277     /// ```
1278     #[inline(always)]
1279     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1280         **self < **other
1281     }
1282
1283     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1284     ///
1285     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1286     ///
1287     /// # Examples
1288     ///
1289     /// ```
1290     /// use std::rc::Rc;
1291     ///
1292     /// let five = Rc::new(5);
1293     ///
1294     /// assert!(five <= Rc::new(5));
1295     /// ```
1296     #[inline(always)]
1297     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1298         **self <= **other
1299     }
1300
1301     /// Greater-than comparison for two `Rc`s.
1302     ///
1303     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1304     ///
1305     /// # Examples
1306     ///
1307     /// ```
1308     /// use std::rc::Rc;
1309     ///
1310     /// let five = Rc::new(5);
1311     ///
1312     /// assert!(five > Rc::new(4));
1313     /// ```
1314     #[inline(always)]
1315     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1316         **self > **other
1317     }
1318
1319     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Rc`s.
1320     ///
1321     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1322     ///
1323     /// # Examples
1324     ///
1325     /// ```
1326     /// use std::rc::Rc;
1327     ///
1328     /// let five = Rc::new(5);
1329     ///
1330     /// assert!(five >= Rc::new(5));
1331     /// ```
1332     #[inline(always)]
1333     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
1334         **self >= **other
1335     }
1336 }
1337
1338 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1339 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
1340     /// Comparison for two `Rc`s.
1341     ///
1342     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1343     ///
1344     /// # Examples
1345     ///
1346     /// ```
1347     /// use std::rc::Rc;
1348     /// use std::cmp::Ordering;
1349     ///
1350     /// let five = Rc::new(5);
1351     ///
1352     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Rc::new(6)));
1353     /// ```
1354     #[inline]
1355     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
1356         (**self).cmp(&**other)
1357     }
1358 }
1359
1360 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1361 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
1362     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1363         (**self).hash(state);
1364     }
1365 }
1366
1367 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1368 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
1369     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1370         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1371     }
1372 }
1373
1374 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1375 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
1376     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1377         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1378     }
1379 }
1380
1381 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1382 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Rc<T> {
1383     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1384         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1385     }
1386 }
1387
1388 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1389 impl<T> From<T> for Rc<T> {
1390     fn from(t: T) -> Self {
1391         Rc::new(t)
1392     }
1393 }
1394
1395 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1396 impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]> {
1397     #[inline]
1398     fn from(v: &[T]) -> Rc<[T]> {
1399         <Self as RcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1400     }
1401 }
1402
1403 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1404 impl From<&str> for Rc<str> {
1405     #[inline]
1406     fn from(v: &str) -> Rc<str> {
1407         let rc = Rc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1408         unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(rc) as *const str) }
1409     }
1410 }
1411
1412 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1413 impl From<String> for Rc<str> {
1414     #[inline]
1415     fn from(v: String) -> Rc<str> {
1416         Rc::from(&v[..])
1417     }
1418 }
1419
1420 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1421 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Rc<T> {
1422     #[inline]
1423     fn from(v: Box<T>) -> Rc<T> {
1424         Rc::from_box(v)
1425     }
1426 }
1427
1428 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1429 impl<T> From<Vec<T>> for Rc<[T]> {
1430     #[inline]
1431     fn from(mut v: Vec<T>) -> Rc<[T]> {
1432         unsafe {
1433             let rc = Rc::copy_from_slice(&v);
1434
1435             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1436             v.set_len(0);
1437
1438             rc
1439         }
1440     }
1441 }
1442
1443 #[unstable(feature = "boxed_slice_try_from", issue = "0")]
1444 impl<T, const N: usize> TryFrom<Rc<[T]>> for Rc<[T; N]>
1445 where
1446     [T; N]: LengthAtMost32,
1447 {
1448     type Error = Rc<[T]>;
1449
1450     fn try_from(boxed_slice: Rc<[T]>) -> Result<Self, Self::Error> {
1451         if boxed_slice.len() == N {
1452             Ok(unsafe { Rc::from_raw(Rc::into_raw(boxed_slice) as *mut [T; N]) })
1453         } else {
1454             Err(boxed_slice)
1455         }
1456     }
1457 }
1458
1459 #[stable(feature = "shared_from_iter", since = "1.37.0")]
1460 impl<T> iter::FromIterator<T> for Rc<[T]> {
1461     /// Takes each element in the `Iterator` and collects it into an `Rc<[T]>`.
1462     ///
1463     /// # Performance characteristics
1464     ///
1465     /// ## The general case
1466     ///
1467     /// In the general case, collecting into `Rc<[T]>` is done by first
1468     /// collecting into a `Vec<T>`. That is, when writing the following:
1469     ///
1470     /// ```rust
1471     /// # use std::rc::Rc;
1472     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0).collect();
1473     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1474     /// ```
1475     ///
1476     /// this behaves as if we wrote:
1477     ///
1478     /// ```rust
1479     /// # use std::rc::Rc;
1480     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).filter(|&x| x % 2 == 0)
1481     ///     .collect::<Vec<_>>() // The first set of allocations happens here.
1482     ///     .into(); // A second allocation for `Rc<[T]>` happens here.
1483     /// # assert_eq!(&*evens, &[0, 2, 4, 6, 8]);
1484     /// ```
1485     ///
1486     /// This will allocate as many times as needed for constructing the `Vec<T>`
1487     /// and then it will allocate once for turning the `Vec<T>` into the `Rc<[T]>`.
1488     ///
1489     /// ## Iterators of known length
1490     ///
1491     /// When your `Iterator` implements `TrustedLen` and is of an exact size,
1492     /// a single allocation will be made for the `Rc<[T]>`. For example:
1493     ///
1494     /// ```rust
1495     /// # use std::rc::Rc;
1496     /// let evens: Rc<[u8]> = (0..10).collect(); // Just a single allocation happens here.
1497     /// # assert_eq!(&*evens, &*(0..10).collect::<Vec<_>>());
1498     /// ```
1499     fn from_iter<I: iter::IntoIterator<Item = T>>(iter: I) -> Self {
1500         RcFromIter::from_iter(iter.into_iter())
1501     }
1502 }
1503
1504 /// Specialization trait used for collecting into `Rc<[T]>`.
1505 trait RcFromIter<T, I> {
1506     fn from_iter(iter: I) -> Self;
1507 }
1508
1509 impl<T, I: Iterator<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]> {
1510     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1511         iter.collect::<Vec<T>>().into()
1512     }
1513 }
1514
1515 impl<T, I: iter::TrustedLen<Item = T>> RcFromIter<T, I> for Rc<[T]>  {
1516     default fn from_iter(iter: I) -> Self {
1517         // This is the case for a `TrustedLen` iterator.
1518         let (low, high) = iter.size_hint();
1519         if let Some(high) = high {
1520             debug_assert_eq!(
1521                 low, high,
1522                 "TrustedLen iterator's size hint is not exact: {:?}",
1523                 (low, high)
1524             );
1525
1526             unsafe {
1527                 // SAFETY: We need to ensure that the iterator has an exact length and we have.
1528                 Rc::from_iter_exact(iter, low)
1529             }
1530         } else {
1531             // Fall back to normal implementation.
1532             iter.collect::<Vec<T>>().into()
1533         }
1534     }
1535 }
1536
1537 impl<'a, T: 'a + Clone> RcFromIter<&'a T, slice::Iter<'a, T>> for Rc<[T]> {
1538     fn from_iter(iter: slice::Iter<'a, T>) -> Self {
1539         // Delegate to `impl<T: Clone> From<&[T]> for Rc<[T]>`.
1540         //
1541         // In the case that `T: Copy`, we get to use `ptr::copy_nonoverlapping`
1542         // which is even more performant.
1543         //
1544         // In the fall-back case we have `T: Clone`. This is still better
1545         // than the `TrustedLen` implementation as slices have a known length
1546         // and so we get to avoid calling `size_hint` and avoid the branching.
1547         iter.as_slice().into()
1548     }
1549 }
1550
1551 /// `Weak` is a version of [`Rc`] that holds a non-owning reference to the
1552 /// managed allocation. The allocation is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
1553 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Rc`]`<T>>`.
1554 ///
1555 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
1556 /// prevent the value stored in the allocation from being dropped, and `Weak` itself makes no
1557 /// guarantees about the value still being present. Thus it may return [`None`]
1558 /// when [`upgrade`]d. Note however that a `Weak` reference *does* prevent the allocation
1559 /// itself (the backing store) from being deallocated.
1560 ///
1561 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the allocation
1562 /// managed by [`Rc`] without preventing its inner value from being dropped. It is also used to
1563 /// prevent circular references between [`Rc`] pointers, since mutual owning references
1564 /// would never allow either [`Rc`] to be dropped. For example, a tree could
1565 /// have strong [`Rc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
1566 /// pointers from children back to their parents.
1567 ///
1568 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Rc::downgrade`].
1569 ///
1570 /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1571 /// [`Rc::downgrade`]: struct.Rc.html#method.downgrade
1572 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1573 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
1574 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1575 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1576 pub struct Weak<T: ?Sized> {
1577     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
1578     // but it is not necessarily a valid pointer.
1579     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
1580     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
1581     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
1582     ptr: NonNull<RcBox<T>>,
1583 }
1584
1585 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1586 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
1587 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1588 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
1589
1590 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1591 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
1592
1593 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
1594 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
1595
1596 impl<T> Weak<T> {
1597     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1598     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1599     ///
1600     /// [`upgrade`]: #method.upgrade
1601     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1602     ///
1603     /// # Examples
1604     ///
1605     /// ```
1606     /// use std::rc::Weak;
1607     ///
1608     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1609     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1610     /// ```
1611     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1612     pub fn new() -> Weak<T> {
1613         Weak {
1614             ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut RcBox<T>).expect("MAX is not 0"),
1615         }
1616     }
1617
1618     /// Returns a raw pointer to the object `T` pointed to by this `Weak<T>`.
1619     ///
1620     /// It is up to the caller to ensure that the object is still alive when accessing it through
1621     /// the pointer.
1622     ///
1623     /// The pointer may be [`null`] or be dangling in case the object has already been destroyed.
1624     ///
1625     /// # Examples
1626     ///
1627     /// ```
1628     /// #![feature(weak_into_raw)]
1629     ///
1630     /// use std::rc::Rc;
1631     /// use std::ptr;
1632     ///
1633     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1634     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1635     /// // Both point to the same object
1636     /// assert!(ptr::eq(&*strong, weak.as_raw()));
1637     /// // The strong here keeps it alive, so we can still access the object.
1638     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1639     ///
1640     /// drop(strong);
1641     /// // But not any more. We can do weak.as_raw(), but accessing the pointer would lead to
1642     /// // undefined behaviour.
1643     /// // assert_eq!("hello", unsafe { &*weak.as_raw() });
1644     /// ```
1645     ///
1646     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1647     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1648     pub fn as_raw(&self) -> *const T {
1649         match self.inner() {
1650             None => ptr::null(),
1651             Some(inner) => {
1652                 let offset = data_offset_sized::<T>();
1653                 let ptr = inner as *const RcBox<T>;
1654                 // Note: while the pointer we create may already point to dropped value, the
1655                 // allocation still lives (it must hold the weak point as long as we are alive).
1656                 // Therefore, the offset is OK to do, it won't get out of the allocation.
1657                 let ptr = unsafe { (ptr as *const u8).offset(offset) };
1658                 ptr as *const T
1659             }
1660         }
1661     }
1662
1663     /// Consumes the `Weak<T>` and turns it into a raw pointer.
1664     ///
1665     /// This converts the weak pointer into a raw pointer, preserving the original weak count. It
1666     /// can be turned back into the `Weak<T>` with [`from_raw`].
1667     ///
1668     /// The same restrictions of accessing the target of the pointer as with
1669     /// [`as_raw`] apply.
1670     ///
1671     /// # Examples
1672     ///
1673     /// ```
1674     /// #![feature(weak_into_raw)]
1675     ///
1676     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1677     ///
1678     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1679     /// let weak = Rc::downgrade(&strong);
1680     /// let raw = weak.into_raw();
1681     ///
1682     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1683     /// assert_eq!("hello", unsafe { &*raw });
1684     ///
1685     /// drop(unsafe { Weak::from_raw(raw) });
1686     /// assert_eq!(0, Rc::weak_count(&strong));
1687     /// ```
1688     ///
1689     /// [`from_raw`]: struct.Weak.html#method.from_raw
1690     /// [`as_raw`]: struct.Weak.html#method.as_raw
1691     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1692     pub fn into_raw(self) -> *const T {
1693         let result = self.as_raw();
1694         mem::forget(self);
1695         result
1696     }
1697
1698     /// Converts a raw pointer previously created by [`into_raw`] back into `Weak<T>`.
1699     ///
1700     /// This can be used to safely get a strong reference (by calling [`upgrade`]
1701     /// later) or to deallocate the weak count by dropping the `Weak<T>`.
1702     ///
1703     /// It takes ownership of one weak count. In case a [`null`] is passed, a dangling [`Weak`] is
1704     /// returned.
1705     ///
1706     /// # Safety
1707     ///
1708     /// The pointer must represent one valid weak count. In other words, it must point to `T` which
1709     /// is or *was* managed by an [`Rc`] and the weak count of that [`Rc`] must not have reached
1710     /// 0. It is allowed for the strong count to be 0.
1711     ///
1712     /// # Examples
1713     ///
1714     /// ```
1715     /// #![feature(weak_into_raw)]
1716     ///
1717     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1718     ///
1719     /// let strong = Rc::new("hello".to_owned());
1720     ///
1721     /// let raw_1 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1722     /// let raw_2 = Rc::downgrade(&strong).into_raw();
1723     ///
1724     /// assert_eq!(2, Rc::weak_count(&strong));
1725     ///
1726     /// assert_eq!("hello", &*unsafe { Weak::from_raw(raw_1) }.upgrade().unwrap());
1727     /// assert_eq!(1, Rc::weak_count(&strong));
1728     ///
1729     /// drop(strong);
1730     ///
1731     /// // Decrement the last weak count.
1732     /// assert!(unsafe { Weak::from_raw(raw_2) }.upgrade().is_none());
1733     /// ```
1734     ///
1735     /// [`null`]: ../../std/ptr/fn.null.html
1736     /// [`into_raw`]: struct.Weak.html#method.into_raw
1737     /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1738     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1739     /// [`Weak`]: struct.Weak.html
1740     #[unstable(feature = "weak_into_raw", issue = "60728")]
1741     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
1742         if ptr.is_null() {
1743             Self::new()
1744         } else {
1745             // See Rc::from_raw for details
1746             let offset = data_offset(ptr);
1747             let fake_ptr = ptr as *mut RcBox<T>;
1748             let ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
1749             Weak {
1750                 ptr: NonNull::new(ptr).expect("Invalid pointer passed to from_raw"),
1751             }
1752         }
1753     }
1754 }
1755
1756 pub(crate) fn is_dangling<T: ?Sized>(ptr: NonNull<T>) -> bool {
1757     let address = ptr.as_ptr() as *mut () as usize;
1758     address == usize::MAX
1759 }
1760
1761 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1762     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Rc`], extending
1763     /// the lifetime of the allocation if successful.
1764     ///
1765     /// Returns [`None`] if the value stored in the allocation has since been dropped.
1766     ///
1767     /// [`Rc`]: struct.Rc.html
1768     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1769     ///
1770     /// # Examples
1771     ///
1772     /// ```
1773     /// use std::rc::Rc;
1774     ///
1775     /// let five = Rc::new(5);
1776     ///
1777     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
1778     ///
1779     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
1780     /// assert!(strong_five.is_some());
1781     ///
1782     /// // Destroy all strong pointers.
1783     /// drop(strong_five);
1784     /// drop(five);
1785     ///
1786     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1787     /// ```
1788     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1789     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
1790         let inner = self.inner()?;
1791         if inner.strong() == 0 {
1792             None
1793         } else {
1794             inner.inc_strong();
1795             Some(Rc::from_inner(self.ptr))
1796         }
1797     }
1798
1799     /// Gets the number of strong (`Rc`) pointers pointing to this allocation.
1800     ///
1801     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1802     ///
1803     /// [`Weak::new`]: #method.new
1804     #[unstable(feature = "weak_counts", issue = "57977")]
1805     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1806         if let Some(inner) = self.inner() {
1807             inner.strong()
1808         } else {
1809             0
1810         }
1811     }
1812
1813     /// Gets the number of `Weak` pointers pointing to this allocation.
1814     ///
1815     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return `None`. If
1816     /// not, the returned value is at least 1, since `self` still points to the
1817     /// allocation.
1818     ///
1819     /// [`Weak::new`]: #method.new
1820     #[unstable(feature = "weak_counts", issue = "57977")]
1821     pub fn weak_count(&self) -> Option<usize> {
1822         self.inner().map(|inner| {
1823             if inner.strong() > 0 {
1824                 inner.weak() - 1  // subtract the implicit weak ptr
1825             } else {
1826                 inner.weak()
1827             }
1828         })
1829     }
1830
1831     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `RcBox`
1832     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1833     #[inline]
1834     fn inner(&self) -> Option<&RcBox<T>> {
1835         if is_dangling(self.ptr) {
1836             None
1837         } else {
1838             Some(unsafe { self.ptr.as_ref() })
1839         }
1840     }
1841
1842     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same allocation (similar to
1843     /// [`ptr::eq`]), or if both don't point to any allocation
1844     /// (because they were created with `Weak::new()`).
1845     ///
1846     /// # Notes
1847     ///
1848     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1849     /// other, even though they don't point to any allocation.
1850     ///
1851     /// # Examples
1852     ///
1853     /// ```
1854     /// use std::rc::Rc;
1855     ///
1856     /// let first_rc = Rc::new(5);
1857     /// let first = Rc::downgrade(&first_rc);
1858     /// let second = Rc::downgrade(&first_rc);
1859     ///
1860     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1861     ///
1862     /// let third_rc = Rc::new(5);
1863     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1864     ///
1865     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1866     /// ```
1867     ///
1868     /// Comparing `Weak::new`.
1869     ///
1870     /// ```
1871     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1872     ///
1873     /// let first = Weak::new();
1874     /// let second = Weak::new();
1875     /// assert!(first.ptr_eq(&second));
1876     ///
1877     /// let third_rc = Rc::new(());
1878     /// let third = Rc::downgrade(&third_rc);
1879     /// assert!(!first.ptr_eq(&third));
1880     /// ```
1881     ///
1882     /// [`ptr::eq`]: ../../std/ptr/fn.eq.html
1883     #[inline]
1884     #[stable(feature = "weak_ptr_eq", since = "1.39.0")]
1885     pub fn ptr_eq(&self, other: &Self) -> bool {
1886         self.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1887     }
1888 }
1889
1890 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1891 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1892     /// Drops the `Weak` pointer.
1893     ///
1894     /// # Examples
1895     ///
1896     /// ```
1897     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1898     ///
1899     /// struct Foo;
1900     ///
1901     /// impl Drop for Foo {
1902     ///     fn drop(&mut self) {
1903     ///         println!("dropped!");
1904     ///     }
1905     /// }
1906     ///
1907     /// let foo = Rc::new(Foo);
1908     /// let weak_foo = Rc::downgrade(&foo);
1909     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1910     ///
1911     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1912     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1913     ///
1914     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1915     /// ```
1916     fn drop(&mut self) {
1917         if let Some(inner) = self.inner() {
1918             inner.dec_weak();
1919             // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
1920             // the strong pointers have disappeared.
1921             if inner.weak() == 0 {
1922                 unsafe {
1923                     Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()));
1924                 }
1925             }
1926         }
1927     }
1928 }
1929
1930 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1931 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1932     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same allocation.
1933     ///
1934     /// # Examples
1935     ///
1936     /// ```
1937     /// use std::rc::{Rc, Weak};
1938     ///
1939     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
1940     ///
1941     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1942     /// ```
1943     #[inline]
1944     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1945         if let Some(inner) = self.inner() {
1946             inner.inc_weak()
1947         }
1948         Weak { ptr: self.ptr }
1949     }
1950 }
1951
1952 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
1953 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
1954     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1955         write!(f, "(Weak)")
1956     }
1957 }
1958
1959 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1960 impl<T> Default for Weak<T> {
1961     /// Constructs a new `Weak<T>`, allocating memory for `T` without initializing
1962     /// it. Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1963     ///
1964     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html
1965     /// [`upgrade`]: ../../std/rc/struct.Weak.html#method.upgrade
1966     ///
1967     /// # Examples
1968     ///
1969     /// ```
1970     /// use std::rc::Weak;
1971     ///
1972     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1973     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1974     /// ```
1975     fn default() -> Weak<T> {
1976         Weak::new()
1977     }
1978 }
1979
1980 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safely. In particular
1981 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
1982 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
1983 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
1984 // what happens -- no real program should ever experience this.
1985 //
1986 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
1987 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
1988
1989 #[doc(hidden)]
1990 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
1991     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
1992
1993     #[inline]
1994     fn strong(&self) -> usize {
1995         self.inner().strong.get()
1996     }
1997
1998     #[inline]
1999     fn inc_strong(&self) {
2000         let strong = self.strong();
2001
2002         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2003         // The reference count will never be zero when this is called;
2004         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2005         // an otherwise missed optimization.
2006         if strong == 0 || strong == usize::max_value() {
2007             unsafe { abort(); }
2008         }
2009         self.inner().strong.set(strong + 1);
2010     }
2011
2012     #[inline]
2013     fn dec_strong(&self) {
2014         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
2015     }
2016
2017     #[inline]
2018     fn weak(&self) -> usize {
2019         self.inner().weak.get()
2020     }
2021
2022     #[inline]
2023     fn inc_weak(&self) {
2024         let weak = self.weak();
2025
2026         // We want to abort on overflow instead of dropping the value.
2027         // The reference count will never be zero when this is called;
2028         // nevertheless, we insert an abort here to hint LLVM at
2029         // an otherwise missed optimization.
2030         if weak == 0 || weak == usize::max_value() {
2031             unsafe { abort(); }
2032         }
2033         self.inner().weak.set(weak + 1);
2034     }
2035
2036     #[inline]
2037     fn dec_weak(&self) {
2038         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
2039     }
2040 }
2041
2042 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
2043     #[inline(always)]
2044     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2045         unsafe {
2046             self.ptr.as_ref()
2047         }
2048     }
2049 }
2050
2051 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for RcBox<T> {
2052     #[inline(always)]
2053     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
2054         self
2055     }
2056 }
2057
2058 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2059 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
2060     fn borrow(&self) -> &T {
2061         &**self
2062     }
2063 }
2064
2065 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2066 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
2067     fn as_ref(&self) -> &T {
2068         &**self
2069     }
2070 }
2071
2072 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2073 impl<T: ?Sized> Unpin for Rc<T> { }
2074
2075 unsafe fn data_offset<T: ?Sized>(ptr: *const T) -> isize {
2076     // Align the unsized value to the end of the `RcBox`.
2077     // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
2078     data_offset_align(align_of_val(&*ptr))
2079 }
2080
2081 /// Computes the offset of the data field within `RcBox`.
2082 ///
2083 /// Unlike [`data_offset`], this doesn't need the pointer, but it works only on `T: Sized`.
2084 fn data_offset_sized<T>() -> isize {
2085     data_offset_align(align_of::<T>())
2086 }
2087
2088 #[inline]
2089 fn data_offset_align(align: usize) -> isize {
2090     let layout = Layout::new::<RcBox<()>>();
2091     (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize
2092 }