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Rollup merge of #61230 - matklad:ub-comment, r=RalfJung
[rust.git] / src / liballoc / sync.rs
1 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2
3 //! Thread-safe reference-counting pointers.
4 //!
5 //! See the [`Arc<T>`][arc] documentation for more details.
6 //!
7 //! [arc]: struct.Arc.html
8
9 use core::any::Any;
10 use core::sync::atomic;
11 use core::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release, SeqCst};
12 use core::borrow;
13 use core::fmt;
14 use core::cmp::{self, Ordering};
15 use core::intrinsics::abort;
16 use core::mem::{self, align_of_val, size_of_val};
17 use core::ops::{Deref, Receiver, CoerceUnsized, DispatchFromDyn};
18 use core::pin::Pin;
19 use core::ptr::{self, NonNull};
20 use core::marker::{Unpin, Unsize, PhantomData};
21 use core::hash::{Hash, Hasher};
22 use core::{isize, usize};
23 use core::convert::From;
24 use core::slice::from_raw_parts_mut;
25
26 use crate::alloc::{Global, Alloc, Layout, box_free, handle_alloc_error};
27 use crate::boxed::Box;
28 use crate::rc::is_dangling;
29 use crate::string::String;
30 use crate::vec::Vec;
31
32 /// A soft limit on the amount of references that may be made to an `Arc`.
33 ///
34 /// Going above this limit will abort your program (although not
35 /// necessarily) at _exactly_ `MAX_REFCOUNT + 1` references.
36 const MAX_REFCOUNT: usize = (isize::MAX) as usize;
37
38 /// A thread-safe reference-counting pointer. 'Arc' stands for 'Atomically
39 /// Reference Counted'.
40 ///
41 /// The type `Arc<T>` provides shared ownership of a value of type `T`,
42 /// allocated in the heap. Invoking [`clone`][clone] on `Arc` produces
43 /// a new `Arc` instance, which points to the same value on the heap as the
44 /// source `Arc`, while increasing a reference count. When the last `Arc`
45 /// pointer to a given value is destroyed, the pointed-to value is also
46 /// destroyed.
47 ///
48 /// Shared references in Rust disallow mutation by default, and `Arc` is no
49 /// exception: you cannot generally obtain a mutable reference to something
50 /// inside an `Arc`. If you need to mutate through an `Arc`, use
51 /// [`Mutex`][mutex], [`RwLock`][rwlock], or one of the [`Atomic`][atomic]
52 /// types.
53 ///
54 /// ## Thread Safety
55 ///
56 /// Unlike [`Rc<T>`], `Arc<T>` uses atomic operations for its reference
57 /// counting. This means that it is thread-safe. The disadvantage is that
58 /// atomic operations are more expensive than ordinary memory accesses. If you
59 /// are not sharing reference-counted values between threads, consider using
60 /// [`Rc<T>`] for lower overhead. [`Rc<T>`] is a safe default, because the
61 /// compiler will catch any attempt to send an [`Rc<T>`] between threads.
62 /// However, a library might choose `Arc<T>` in order to give library consumers
63 /// more flexibility.
64 ///
65 /// `Arc<T>` will implement [`Send`] and [`Sync`] as long as the `T` implements
66 /// [`Send`] and [`Sync`]. Why can't you put a non-thread-safe type `T` in an
67 /// `Arc<T>` to make it thread-safe? This may be a bit counter-intuitive at
68 /// first: after all, isn't the point of `Arc<T>` thread safety? The key is
69 /// this: `Arc<T>` makes it thread safe to have multiple ownership of the same
70 /// data, but it  doesn't add thread safety to its data. Consider
71 /// `Arc<`[`RefCell<T>`]`>`. [`RefCell<T>`] isn't [`Sync`], and if `Arc<T>` was always
72 /// [`Send`], `Arc<`[`RefCell<T>`]`>` would be as well. But then we'd have a problem:
73 /// [`RefCell<T>`] is not thread safe; it keeps track of the borrowing count using
74 /// non-atomic operations.
75 ///
76 /// In the end, this means that you may need to pair `Arc<T>` with some sort of
77 /// [`std::sync`] type, usually [`Mutex<T>`][mutex].
78 ///
79 /// ## Breaking cycles with `Weak`
80 ///
81 /// The [`downgrade`][downgrade] method can be used to create a non-owning
82 /// [`Weak`][weak] pointer. A [`Weak`][weak] pointer can be [`upgrade`][upgrade]d
83 /// to an `Arc`, but this will return [`None`] if the value has already been
84 /// dropped.
85 ///
86 /// A cycle between `Arc` pointers will never be deallocated. For this reason,
87 /// [`Weak`][weak] is used to break cycles. For example, a tree could have
88 /// strong `Arc` pointers from parent nodes to children, and [`Weak`][weak]
89 /// pointers from children back to their parents.
90 ///
91 /// # Cloning references
92 ///
93 /// Creating a new reference from an existing reference counted pointer is done using the
94 /// `Clone` trait implemented for [`Arc<T>`][arc] and [`Weak<T>`][weak].
95 ///
96 /// ```
97 /// use std::sync::Arc;
98 /// let foo = Arc::new(vec![1.0, 2.0, 3.0]);
99 /// // The two syntaxes below are equivalent.
100 /// let a = foo.clone();
101 /// let b = Arc::clone(&foo);
102 /// // a, b, and foo are all Arcs that point to the same memory location
103 /// ```
104 ///
105 /// The [`Arc::clone(&from)`] syntax is the most idiomatic because it conveys more explicitly
106 /// the meaning of the code. In the example above, this syntax makes it easier to see that
107 /// this code is creating a new reference rather than copying the whole content of foo.
108 ///
109 /// ## `Deref` behavior
110 ///
111 /// `Arc<T>` automatically dereferences to `T` (via the [`Deref`][deref] trait),
112 /// so you can call `T`'s methods on a value of type `Arc<T>`. To avoid name
113 /// clashes with `T`'s methods, the methods of `Arc<T>` itself are associated
114 /// functions, called using function-like syntax:
115 ///
116 /// ```
117 /// use std::sync::Arc;
118 /// let my_arc = Arc::new(());
119 ///
120 /// Arc::downgrade(&my_arc);
121 /// ```
122 ///
123 /// [`Weak<T>`][weak] does not auto-dereference to `T`, because the value may have
124 /// already been destroyed.
125 ///
126 /// [arc]: struct.Arc.html
127 /// [weak]: struct.Weak.html
128 /// [`Rc<T>`]: ../../std/rc/struct.Rc.html
129 /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
130 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
131 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
132 /// [atomic]: ../../std/sync/atomic/index.html
133 /// [`Send`]: ../../std/marker/trait.Send.html
134 /// [`Sync`]: ../../std/marker/trait.Sync.html
135 /// [deref]: ../../std/ops/trait.Deref.html
136 /// [downgrade]: struct.Arc.html#method.downgrade
137 /// [upgrade]: struct.Weak.html#method.upgrade
138 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
139 /// [`RefCell<T>`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
140 /// [`std::sync`]: ../../std/sync/index.html
141 /// [`Arc::clone(&from)`]: #method.clone
142 ///
143 /// # Examples
144 ///
145 /// Sharing some immutable data between threads:
146 ///
147 // Note that we **do not** run these tests here. The windows builders get super
148 // unhappy if a thread outlives the main thread and then exits at the same time
149 // (something deadlocks) so we just avoid this entirely by not running these
150 // tests.
151 /// ```no_run
152 /// use std::sync::Arc;
153 /// use std::thread;
154 ///
155 /// let five = Arc::new(5);
156 ///
157 /// for _ in 0..10 {
158 ///     let five = Arc::clone(&five);
159 ///
160 ///     thread::spawn(move || {
161 ///         println!("{:?}", five);
162 ///     });
163 /// }
164 /// ```
165 ///
166 /// Sharing a mutable [`AtomicUsize`]:
167 ///
168 /// [`AtomicUsize`]: ../../std/sync/atomic/struct.AtomicUsize.html
169 ///
170 /// ```no_run
171 /// use std::sync::Arc;
172 /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
173 /// use std::thread;
174 ///
175 /// let val = Arc::new(AtomicUsize::new(5));
176 ///
177 /// for _ in 0..10 {
178 ///     let val = Arc::clone(&val);
179 ///
180 ///     thread::spawn(move || {
181 ///         let v = val.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
182 ///         println!("{:?}", v);
183 ///     });
184 /// }
185 /// ```
186 ///
187 /// See the [`rc` documentation][rc_examples] for more examples of reference
188 /// counting in general.
189 ///
190 /// [rc_examples]: ../../std/rc/index.html#examples
191 #[cfg_attr(not(test), lang = "arc")]
192 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
193 pub struct Arc<T: ?Sized> {
194     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
195     phantom: PhantomData<T>,
196 }
197
198 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
199 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Arc<T> {}
200 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
201 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
202
203 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
204 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Arc<U>> for Arc<T> {}
205
206 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
207 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Arc<U>> for Arc<T> {}
208
209 /// `Weak` is a version of [`Arc`] that holds a non-owning reference to the
210 /// managed value. The value is accessed by calling [`upgrade`] on the `Weak`
211 /// pointer, which returns an [`Option`]`<`[`Arc`]`<T>>`.
212 ///
213 /// Since a `Weak` reference does not count towards ownership, it will not
214 /// prevent the inner value from being dropped, and `Weak` itself makes no
215 /// guarantees about the value still being present and may return [`None`]
216 /// when [`upgrade`]d.
217 ///
218 /// A `Weak` pointer is useful for keeping a temporary reference to the value
219 /// within [`Arc`] without extending its lifetime. It is also used to prevent
220 /// circular references between [`Arc`] pointers, since mutual owning references
221 /// would never allow either [`Arc`] to be dropped. For example, a tree could
222 /// have strong [`Arc`] pointers from parent nodes to children, and `Weak`
223 /// pointers from children back to their parents.
224 ///
225 /// The typical way to obtain a `Weak` pointer is to call [`Arc::downgrade`].
226 ///
227 /// [`Arc`]: struct.Arc.html
228 /// [`Arc::downgrade`]: struct.Arc.html#method.downgrade
229 /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
230 /// [`Option`]: ../../std/option/enum.Option.html
231 /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
232 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
233 pub struct Weak<T: ?Sized> {
234     // This is a `NonNull` to allow optimizing the size of this type in enums,
235     // but it is not necessarily a valid pointer.
236     // `Weak::new` sets this to `usize::MAX` so that it doesn’t need
237     // to allocate space on the heap.  That's not a value a real pointer
238     // will ever have because RcBox has alignment at least 2.
239     ptr: NonNull<ArcInner<T>>,
240 }
241
242 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
243 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for Weak<T> {}
244 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
245 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for Weak<T> {}
246
247 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
248 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
249 #[unstable(feature = "dispatch_from_dyn", issue = "0")]
250 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> DispatchFromDyn<Weak<U>> for Weak<T> {}
251
252 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
253 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
254     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
255         write!(f, "(Weak)")
256     }
257 }
258
259 struct ArcInner<T: ?Sized> {
260     strong: atomic::AtomicUsize,
261
262     // the value usize::MAX acts as a sentinel for temporarily "locking" the
263     // ability to upgrade weak pointers or downgrade strong ones; this is used
264     // to avoid races in `make_mut` and `get_mut`.
265     weak: atomic::AtomicUsize,
266
267     data: T,
268 }
269
270 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Send for ArcInner<T> {}
271 unsafe impl<T: ?Sized + Sync + Send> Sync for ArcInner<T> {}
272
273 impl<T> Arc<T> {
274     /// Constructs a new `Arc<T>`.
275     ///
276     /// # Examples
277     ///
278     /// ```
279     /// use std::sync::Arc;
280     ///
281     /// let five = Arc::new(5);
282     /// ```
283     #[inline]
284     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
285     pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
286         // Start the weak pointer count as 1 which is the weak pointer that's
287         // held by all the strong pointers (kinda), see std/rc.rs for more info
288         let x: Box<_> = box ArcInner {
289             strong: atomic::AtomicUsize::new(1),
290             weak: atomic::AtomicUsize::new(1),
291             data,
292         };
293         Arc { ptr: Box::into_raw_non_null(x), phantom: PhantomData }
294     }
295
296     /// Constructs a new `Pin<Arc<T>>`. If `T` does not implement `Unpin`, then
297     /// `data` will be pinned in memory and unable to be moved.
298     #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
299     pub fn pin(data: T) -> Pin<Arc<T>> {
300         unsafe { Pin::new_unchecked(Arc::new(data)) }
301     }
302
303     /// Returns the contained value, if the `Arc` has exactly one strong reference.
304     ///
305     /// Otherwise, an [`Err`][result] is returned with the same `Arc` that was
306     /// passed in.
307     ///
308     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
309     ///
310     /// [result]: ../../std/result/enum.Result.html
311     ///
312     /// # Examples
313     ///
314     /// ```
315     /// use std::sync::Arc;
316     ///
317     /// let x = Arc::new(3);
318     /// assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
319     ///
320     /// let x = Arc::new(4);
321     /// let _y = Arc::clone(&x);
322     /// assert_eq!(*Arc::try_unwrap(x).unwrap_err(), 4);
323     /// ```
324     #[inline]
325     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
326     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
327         // See `drop` for why all these atomics are like this
328         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Release, Relaxed).is_err() {
329             return Err(this);
330         }
331
332         atomic::fence(Acquire);
333
334         unsafe {
335             let elem = ptr::read(&this.ptr.as_ref().data);
336
337             // Make a weak pointer to clean up the implicit strong-weak reference
338             let _weak = Weak { ptr: this.ptr };
339             mem::forget(this);
340
341             Ok(elem)
342         }
343     }
344 }
345
346 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
347     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer.
348     ///
349     /// To avoid a memory leak the pointer must be converted back to an `Arc` using
350     /// [`Arc::from_raw`][from_raw].
351     ///
352     /// [from_raw]: struct.Arc.html#method.from_raw
353     ///
354     /// # Examples
355     ///
356     /// ```
357     /// use std::sync::Arc;
358     ///
359     /// let x = Arc::new(10);
360     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
361     /// assert_eq!(unsafe { *x_ptr }, 10);
362     /// ```
363     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
364     pub fn into_raw(this: Self) -> *const T {
365         let ptr: *const T = &*this;
366         mem::forget(this);
367         ptr
368     }
369
370     /// Constructs an `Arc` from a raw pointer.
371     ///
372     /// The raw pointer must have been previously returned by a call to a
373     /// [`Arc::into_raw`][into_raw].
374     ///
375     /// This function is unsafe because improper use may lead to memory problems. For example, a
376     /// double-free may occur if the function is called twice on the same raw pointer.
377     ///
378     /// [into_raw]: struct.Arc.html#method.into_raw
379     ///
380     /// # Examples
381     ///
382     /// ```
383     /// use std::sync::Arc;
384     ///
385     /// let x = Arc::new(10);
386     /// let x_ptr = Arc::into_raw(x);
387     ///
388     /// unsafe {
389     ///     // Convert back to an `Arc` to prevent leak.
390     ///     let x = Arc::from_raw(x_ptr);
391     ///     assert_eq!(*x, 10);
392     ///
393     ///     // Further calls to `Arc::from_raw(x_ptr)` would be memory unsafe.
394     /// }
395     ///
396     /// // The memory was freed when `x` went out of scope above, so `x_ptr` is now dangling!
397     /// ```
398     #[stable(feature = "rc_raw", since = "1.17.0")]
399     pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Self {
400         // Align the unsized value to the end of the ArcInner.
401         // Because it is ?Sized, it will always be the last field in memory.
402         let align = align_of_val(&*ptr);
403         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>();
404         let offset = (layout.size() + layout.padding_needed_for(align)) as isize;
405
406         // Reverse the offset to find the original ArcInner.
407         let fake_ptr = ptr as *mut ArcInner<T>;
408         let arc_ptr = set_data_ptr(fake_ptr, (ptr as *mut u8).offset(-offset));
409
410         Arc {
411             ptr: NonNull::new_unchecked(arc_ptr),
412             phantom: PhantomData,
413         }
414     }
415
416     /// Consumes the `Arc`, returning the wrapped pointer as `NonNull<T>`.
417     ///
418     /// # Examples
419     ///
420     /// ```
421     /// #![feature(rc_into_raw_non_null)]
422     ///
423     /// use std::sync::Arc;
424     ///
425     /// let x = Arc::new(10);
426     /// let ptr = Arc::into_raw_non_null(x);
427     /// let deref = unsafe { *ptr.as_ref() };
428     /// assert_eq!(deref, 10);
429     /// ```
430     #[unstable(feature = "rc_into_raw_non_null", issue = "47336")]
431     #[inline]
432     pub fn into_raw_non_null(this: Self) -> NonNull<T> {
433         // safe because Arc guarantees its pointer is non-null
434         unsafe { NonNull::new_unchecked(Arc::into_raw(this) as *mut _) }
435     }
436
437     /// Creates a new [`Weak`][weak] pointer to this value.
438     ///
439     /// [weak]: struct.Weak.html
440     ///
441     /// # Examples
442     ///
443     /// ```
444     /// use std::sync::Arc;
445     ///
446     /// let five = Arc::new(5);
447     ///
448     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
449     /// ```
450     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
451     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
452         // This Relaxed is OK because we're checking the value in the CAS
453         // below.
454         let mut cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
455
456         loop {
457             // check if the weak counter is currently "locked"; if so, spin.
458             if cur == usize::MAX {
459                 cur = this.inner().weak.load(Relaxed);
460                 continue;
461             }
462
463             // NOTE: this code currently ignores the possibility of overflow
464             // into usize::MAX; in general both Rc and Arc need to be adjusted
465             // to deal with overflow.
466
467             // Unlike with Clone(), we need this to be an Acquire read to
468             // synchronize with the write coming from `is_unique`, so that the
469             // events prior to that write happen before this read.
470             match this.inner().weak.compare_exchange_weak(cur, cur + 1, Acquire, Relaxed) {
471                 Ok(_) => {
472                     // Make sure we do not create a dangling Weak
473                     debug_assert!(!is_dangling(this.ptr));
474                     return Weak { ptr: this.ptr };
475                 }
476                 Err(old) => cur = old,
477             }
478         }
479     }
480
481     /// Gets the number of [`Weak`][weak] pointers to this value.
482     ///
483     /// [weak]: struct.Weak.html
484     ///
485     /// # Safety
486     ///
487     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
488     /// Another thread can change the weak count at any time,
489     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
490     ///
491     /// # Examples
492     ///
493     /// ```
494     /// use std::sync::Arc;
495     ///
496     /// let five = Arc::new(5);
497     /// let _weak_five = Arc::downgrade(&five);
498     ///
499     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
500     /// // the `Arc` or `Weak` between threads.
501     /// assert_eq!(1, Arc::weak_count(&five));
502     /// ```
503     #[inline]
504     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
505     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
506         let cnt = this.inner().weak.load(SeqCst);
507         // If the weak count is currently locked, the value of the
508         // count was 0 just before taking the lock.
509         if cnt == usize::MAX { 0 } else { cnt - 1 }
510     }
511
512     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers to this value.
513     ///
514     /// # Safety
515     ///
516     /// This method by itself is safe, but using it correctly requires extra care.
517     /// Another thread can change the strong count at any time,
518     /// including potentially between calling this method and acting on the result.
519     ///
520     /// # Examples
521     ///
522     /// ```
523     /// use std::sync::Arc;
524     ///
525     /// let five = Arc::new(5);
526     /// let _also_five = Arc::clone(&five);
527     ///
528     /// // This assertion is deterministic because we haven't shared
529     /// // the `Arc` between threads.
530     /// assert_eq!(2, Arc::strong_count(&five));
531     /// ```
532     #[inline]
533     #[stable(feature = "arc_counts", since = "1.15.0")]
534     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
535         this.inner().strong.load(SeqCst)
536     }
537
538     #[inline]
539     fn inner(&self) -> &ArcInner<T> {
540         // This unsafety is ok because while this arc is alive we're guaranteed
541         // that the inner pointer is valid. Furthermore, we know that the
542         // `ArcInner` structure itself is `Sync` because the inner data is
543         // `Sync` as well, so we're ok loaning out an immutable pointer to these
544         // contents.
545         unsafe { self.ptr.as_ref() }
546     }
547
548     // Non-inlined part of `drop`.
549     #[inline(never)]
550     unsafe fn drop_slow(&mut self) {
551         // Destroy the data at this time, even though we may not free the box
552         // allocation itself (there may still be weak pointers lying around).
553         ptr::drop_in_place(&mut self.ptr.as_mut().data);
554
555         if self.inner().weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
556             atomic::fence(Acquire);
557             Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()))
558         }
559     }
560
561     #[inline]
562     #[stable(feature = "ptr_eq", since = "1.17.0")]
563     /// Returns `true` if the two `Arc`s point to the same value (not
564     /// just values that compare as equal).
565     ///
566     /// # Examples
567     ///
568     /// ```
569     /// use std::sync::Arc;
570     ///
571     /// let five = Arc::new(5);
572     /// let same_five = Arc::clone(&five);
573     /// let other_five = Arc::new(5);
574     ///
575     /// assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
576     /// assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
577     /// ```
578     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
579         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
580     }
581 }
582
583 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
584     // Allocates an `ArcInner<T>` with sufficient space for an unsized value
585     unsafe fn allocate_for_ptr(ptr: *const T) -> *mut ArcInner<T> {
586         // Calculate layout using the given value.
587         // Previously, layout was calculated on the expression
588         // `&*(ptr as *const ArcInner<T>)`, but this created a misaligned
589         // reference (see #54908).
590         let layout = Layout::new::<ArcInner<()>>()
591             .extend(Layout::for_value(&*ptr)).unwrap().0
592             .pad_to_align().unwrap();
593
594         let mem = Global.alloc(layout)
595             .unwrap_or_else(|_| handle_alloc_error(layout));
596
597         // Initialize the ArcInner
598         let inner = set_data_ptr(ptr as *mut T, mem.as_ptr() as *mut u8) as *mut ArcInner<T>;
599         debug_assert_eq!(Layout::for_value(&*inner), layout);
600
601         ptr::write(&mut (*inner).strong, atomic::AtomicUsize::new(1));
602         ptr::write(&mut (*inner).weak, atomic::AtomicUsize::new(1));
603
604         inner
605     }
606
607     fn from_box(v: Box<T>) -> Arc<T> {
608         unsafe {
609             let box_unique = Box::into_unique(v);
610             let bptr = box_unique.as_ptr();
611
612             let value_size = size_of_val(&*bptr);
613             let ptr = Self::allocate_for_ptr(bptr);
614
615             // Copy value as bytes
616             ptr::copy_nonoverlapping(
617                 bptr as *const T as *const u8,
618                 &mut (*ptr).data as *mut _ as *mut u8,
619                 value_size);
620
621             // Free the allocation without dropping its contents
622             box_free(box_unique);
623
624             Arc { ptr: NonNull::new_unchecked(ptr), phantom: PhantomData }
625         }
626     }
627 }
628
629 // Sets the data pointer of a `?Sized` raw pointer.
630 //
631 // For a slice/trait object, this sets the `data` field and leaves the rest
632 // unchanged. For a sized raw pointer, this simply sets the pointer.
633 unsafe fn set_data_ptr<T: ?Sized, U>(mut ptr: *mut T, data: *mut U) -> *mut T {
634     ptr::write(&mut ptr as *mut _ as *mut *mut u8, data as *mut u8);
635     ptr
636 }
637
638 impl<T> Arc<[T]> {
639     // Copy elements from slice into newly allocated Arc<[T]>
640     //
641     // Unsafe because the caller must either take ownership or bind `T: Copy`
642     unsafe fn copy_from_slice(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
643         let v_ptr = v as *const [T];
644         let ptr = Self::allocate_for_ptr(v_ptr);
645
646         ptr::copy_nonoverlapping(
647             v.as_ptr(),
648             &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T,
649             v.len());
650
651         Arc { ptr: NonNull::new_unchecked(ptr), phantom: PhantomData }
652     }
653 }
654
655 // Specialization trait used for From<&[T]>
656 trait ArcFromSlice<T> {
657     fn from_slice(slice: &[T]) -> Self;
658 }
659
660 impl<T: Clone> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
661     #[inline]
662     default fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
663         // Panic guard while cloning T elements.
664         // In the event of a panic, elements that have been written
665         // into the new ArcInner will be dropped, then the memory freed.
666         struct Guard<T> {
667             mem: NonNull<u8>,
668             elems: *mut T,
669             layout: Layout,
670             n_elems: usize,
671         }
672
673         impl<T> Drop for Guard<T> {
674             fn drop(&mut self) {
675                 unsafe {
676                     let slice = from_raw_parts_mut(self.elems, self.n_elems);
677                     ptr::drop_in_place(slice);
678
679                     Global.dealloc(self.mem.cast(), self.layout.clone());
680                 }
681             }
682         }
683
684         unsafe {
685             let v_ptr = v as *const [T];
686             let ptr = Self::allocate_for_ptr(v_ptr);
687
688             let mem = ptr as *mut _ as *mut u8;
689             let layout = Layout::for_value(&*ptr);
690
691             // Pointer to first element
692             let elems = &mut (*ptr).data as *mut [T] as *mut T;
693
694             let mut guard = Guard{
695                 mem: NonNull::new_unchecked(mem),
696                 elems: elems,
697                 layout: layout,
698                 n_elems: 0,
699             };
700
701             for (i, item) in v.iter().enumerate() {
702                 ptr::write(elems.add(i), item.clone());
703                 guard.n_elems += 1;
704             }
705
706             // All clear. Forget the guard so it doesn't free the new ArcInner.
707             mem::forget(guard);
708
709             Arc { ptr: NonNull::new_unchecked(ptr), phantom: PhantomData }
710         }
711     }
712 }
713
714 impl<T: Copy> ArcFromSlice<T> for Arc<[T]> {
715     #[inline]
716     fn from_slice(v: &[T]) -> Self {
717         unsafe { Arc::copy_from_slice(v) }
718     }
719 }
720
721 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
722 impl<T: ?Sized> Clone for Arc<T> {
723     /// Makes a clone of the `Arc` pointer.
724     ///
725     /// This creates another pointer to the same inner value, increasing the
726     /// strong reference count.
727     ///
728     /// # Examples
729     ///
730     /// ```
731     /// use std::sync::Arc;
732     ///
733     /// let five = Arc::new(5);
734     ///
735     /// let _ = Arc::clone(&five);
736     /// ```
737     #[inline]
738     fn clone(&self) -> Arc<T> {
739         // Using a relaxed ordering is alright here, as knowledge of the
740         // original reference prevents other threads from erroneously deleting
741         // the object.
742         //
743         // As explained in the [Boost documentation][1], Increasing the
744         // reference counter can always be done with memory_order_relaxed: New
745         // references to an object can only be formed from an existing
746         // reference, and passing an existing reference from one thread to
747         // another must already provide any required synchronization.
748         //
749         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
750         let old_size = self.inner().strong.fetch_add(1, Relaxed);
751
752         // However we need to guard against massive refcounts in case someone
753         // is `mem::forget`ing Arcs. If we don't do this the count can overflow
754         // and users will use-after free. We racily saturate to `isize::MAX` on
755         // the assumption that there aren't ~2 billion threads incrementing
756         // the reference count at once. This branch will never be taken in
757         // any realistic program.
758         //
759         // We abort because such a program is incredibly degenerate, and we
760         // don't care to support it.
761         if old_size > MAX_REFCOUNT {
762             unsafe {
763                 abort();
764             }
765         }
766
767         Arc { ptr: self.ptr, phantom: PhantomData }
768     }
769 }
770
771 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
772 impl<T: ?Sized> Deref for Arc<T> {
773     type Target = T;
774
775     #[inline]
776     fn deref(&self) -> &T {
777         &self.inner().data
778     }
779 }
780
781 #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "0")]
782 impl<T: ?Sized> Receiver for Arc<T> {}
783
784 impl<T: Clone> Arc<T> {
785     /// Makes a mutable reference into the given `Arc`.
786     ///
787     /// If there are other `Arc` or [`Weak`][weak] pointers to the same value,
788     /// then `make_mut` will invoke [`clone`][clone] on the inner value to
789     /// ensure unique ownership. This is also referred to as clone-on-write.
790     ///
791     /// See also [`get_mut`][get_mut], which will fail rather than cloning.
792     ///
793     /// [weak]: struct.Weak.html
794     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
795     /// [get_mut]: struct.Arc.html#method.get_mut
796     ///
797     /// # Examples
798     ///
799     /// ```
800     /// use std::sync::Arc;
801     ///
802     /// let mut data = Arc::new(5);
803     ///
804     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
805     /// let mut other_data = Arc::clone(&data); // Won't clone inner data
806     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Clones inner data
807     /// *Arc::make_mut(&mut data) += 1;         // Won't clone anything
808     /// *Arc::make_mut(&mut other_data) *= 2;   // Won't clone anything
809     ///
810     /// // Now `data` and `other_data` point to different values.
811     /// assert_eq!(*data, 8);
812     /// assert_eq!(*other_data, 12);
813     /// ```
814     #[inline]
815     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
816     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
817         // Note that we hold both a strong reference and a weak reference.
818         // Thus, releasing our strong reference only will not, by itself, cause
819         // the memory to be deallocated.
820         //
821         // Use Acquire to ensure that we see any writes to `weak` that happen
822         // before release writes (i.e., decrements) to `strong`. Since we hold a
823         // weak count, there's no chance the ArcInner itself could be
824         // deallocated.
825         if this.inner().strong.compare_exchange(1, 0, Acquire, Relaxed).is_err() {
826             // Another strong pointer exists; clone
827             *this = Arc::new((**this).clone());
828         } else if this.inner().weak.load(Relaxed) != 1 {
829             // Relaxed suffices in the above because this is fundamentally an
830             // optimization: we are always racing with weak pointers being
831             // dropped. Worst case, we end up allocated a new Arc unnecessarily.
832
833             // We removed the last strong ref, but there are additional weak
834             // refs remaining. We'll move the contents to a new Arc, and
835             // invalidate the other weak refs.
836
837             // Note that it is not possible for the read of `weak` to yield
838             // usize::MAX (i.e., locked), since the weak count can only be
839             // locked by a thread with a strong reference.
840
841             // Materialize our own implicit weak pointer, so that it can clean
842             // up the ArcInner as needed.
843             let weak = Weak { ptr: this.ptr };
844
845             // mark the data itself as already deallocated
846             unsafe {
847                 // there is no data race in the implicit write caused by `read`
848                 // here (due to zeroing) because data is no longer accessed by
849                 // other threads (due to there being no more strong refs at this
850                 // point).
851                 let mut swap = Arc::new(ptr::read(&weak.ptr.as_ref().data));
852                 mem::swap(this, &mut swap);
853                 mem::forget(swap);
854             }
855         } else {
856             // We were the sole reference of either kind; bump back up the
857             // strong ref count.
858             this.inner().strong.store(1, Release);
859         }
860
861         // As with `get_mut()`, the unsafety is ok because our reference was
862         // either unique to begin with, or became one upon cloning the contents.
863         unsafe {
864             &mut this.ptr.as_mut().data
865         }
866     }
867 }
868
869 impl<T: ?Sized> Arc<T> {
870     /// Returns a mutable reference to the inner value, if there are
871     /// no other `Arc` or [`Weak`][weak] pointers to the same value.
872     ///
873     /// Returns [`None`][option] otherwise, because it is not safe to
874     /// mutate a shared value.
875     ///
876     /// See also [`make_mut`][make_mut], which will [`clone`][clone]
877     /// the inner value when it's shared.
878     ///
879     /// [weak]: struct.Weak.html
880     /// [option]: ../../std/option/enum.Option.html
881     /// [make_mut]: struct.Arc.html#method.make_mut
882     /// [clone]: ../../std/clone/trait.Clone.html#tymethod.clone
883     ///
884     /// # Examples
885     ///
886     /// ```
887     /// use std::sync::Arc;
888     ///
889     /// let mut x = Arc::new(3);
890     /// *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
891     /// assert_eq!(*x, 4);
892     ///
893     /// let _y = Arc::clone(&x);
894     /// assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
895     /// ```
896     #[inline]
897     #[stable(feature = "arc_unique", since = "1.4.0")]
898     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
899         if this.is_unique() {
900             // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
901             // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
902             // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
903             // the Arc itself to be `mut`, so we're returning the only possible
904             // reference to the inner data.
905             unsafe {
906                 Some(&mut this.ptr.as_mut().data)
907             }
908         } else {
909             None
910         }
911     }
912
913     /// Determine whether this is the unique reference (including weak refs) to
914     /// the underlying data.
915     ///
916     /// Note that this requires locking the weak ref count.
917     fn is_unique(&mut self) -> bool {
918         // lock the weak pointer count if we appear to be the sole weak pointer
919         // holder.
920         //
921         // The acquire label here ensures a happens-before relationship with any
922         // writes to `strong` (in particular in `Weak::upgrade`) prior to decrements
923         // of the `weak` count (via `Weak::drop`, which uses release).  If the upgraded
924         // weak ref was never dropped, the CAS here will fail so we do not care to synchronize.
925         if self.inner().weak.compare_exchange(1, usize::MAX, Acquire, Relaxed).is_ok() {
926             // This needs to be an `Acquire` to synchronize with the decrement of the `strong`
927             // counter in `drop` -- the only access that happens when any but the last reference
928             // is being dropped.
929             let unique = self.inner().strong.load(Acquire) == 1;
930
931             // The release write here synchronizes with a read in `downgrade`,
932             // effectively preventing the above read of `strong` from happening
933             // after the write.
934             self.inner().weak.store(1, Release); // release the lock
935             unique
936         } else {
937             false
938         }
939     }
940 }
941
942 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
943 unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Arc<T> {
944     /// Drops the `Arc`.
945     ///
946     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
947     /// count reaches zero then the only other references (if any) are
948     /// [`Weak`], so we `drop` the inner value.
949     ///
950     /// # Examples
951     ///
952     /// ```
953     /// use std::sync::Arc;
954     ///
955     /// struct Foo;
956     ///
957     /// impl Drop for Foo {
958     ///     fn drop(&mut self) {
959     ///         println!("dropped!");
960     ///     }
961     /// }
962     ///
963     /// let foo  = Arc::new(Foo);
964     /// let foo2 = Arc::clone(&foo);
965     ///
966     /// drop(foo);    // Doesn't print anything
967     /// drop(foo2);   // Prints "dropped!"
968     /// ```
969     ///
970     /// [`Weak`]: ../../std/sync/struct.Weak.html
971     #[inline]
972     fn drop(&mut self) {
973         // Because `fetch_sub` is already atomic, we do not need to synchronize
974         // with other threads unless we are going to delete the object. This
975         // same logic applies to the below `fetch_sub` to the `weak` count.
976         if self.inner().strong.fetch_sub(1, Release) != 1 {
977             return;
978         }
979
980         // This fence is needed to prevent reordering of use of the data and
981         // deletion of the data.  Because it is marked `Release`, the decreasing
982         // of the reference count synchronizes with this `Acquire` fence. This
983         // means that use of the data happens before decreasing the reference
984         // count, which happens before this fence, which happens before the
985         // deletion of the data.
986         //
987         // As explained in the [Boost documentation][1],
988         //
989         // > It is important to enforce any possible access to the object in one
990         // > thread (through an existing reference) to *happen before* deleting
991         // > the object in a different thread. This is achieved by a "release"
992         // > operation after dropping a reference (any access to the object
993         // > through this reference must obviously happened before), and an
994         // > "acquire" operation before deleting the object.
995         //
996         // In particular, while the contents of an Arc are usually immutable, it's
997         // possible to have interior writes to something like a Mutex<T>. Since a
998         // Mutex is not acquired when it is deleted, we can't rely on its
999         // synchronization logic to make writes in thread A visible to a destructor
1000         // running in thread B.
1001         //
1002         // Also note that the Acquire fence here could probably be replaced with an
1003         // Acquire load, which could improve performance in highly-contended
1004         // situations. See [2].
1005         //
1006         // [1]: (www.boost.org/doc/libs/1_55_0/doc/html/atomic/usage_examples.html)
1007         // [2]: (https://github.com/rust-lang/rust/pull/41714)
1008         atomic::fence(Acquire);
1009
1010         unsafe {
1011             self.drop_slow();
1012         }
1013     }
1014 }
1015
1016 impl Arc<dyn Any + Send + Sync> {
1017     #[inline]
1018     #[stable(feature = "rc_downcast", since = "1.29.0")]
1019     /// Attempt to downcast the `Arc<dyn Any + Send + Sync>` to a concrete type.
1020     ///
1021     /// # Examples
1022     ///
1023     /// ```
1024     /// use std::any::Any;
1025     /// use std::sync::Arc;
1026     ///
1027     /// fn print_if_string(value: Arc<dyn Any + Send + Sync>) {
1028     ///     if let Ok(string) = value.downcast::<String>() {
1029     ///         println!("String ({}): {}", string.len(), string);
1030     ///     }
1031     /// }
1032     ///
1033     /// fn main() {
1034     ///     let my_string = "Hello World".to_string();
1035     ///     print_if_string(Arc::new(my_string));
1036     ///     print_if_string(Arc::new(0i8));
1037     /// }
1038     /// ```
1039     pub fn downcast<T>(self) -> Result<Arc<T>, Self>
1040     where
1041         T: Any + Send + Sync + 'static,
1042     {
1043         if (*self).is::<T>() {
1044             let ptr = self.ptr.cast::<ArcInner<T>>();
1045             mem::forget(self);
1046             Ok(Arc { ptr, phantom: PhantomData })
1047         } else {
1048             Err(self)
1049         }
1050     }
1051 }
1052
1053 impl<T> Weak<T> {
1054     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating any memory.
1055     /// Calling [`upgrade`] on the return value always gives [`None`].
1056     ///
1057     /// [`upgrade`]: struct.Weak.html#method.upgrade
1058     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1059     ///
1060     /// # Examples
1061     ///
1062     /// ```
1063     /// use std::sync::Weak;
1064     ///
1065     /// let empty: Weak<i64> = Weak::new();
1066     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1067     /// ```
1068     #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1069     pub fn new() -> Weak<T> {
1070         Weak {
1071             ptr: NonNull::new(usize::MAX as *mut ArcInner<T>).expect("MAX is not 0"),
1072         }
1073     }
1074 }
1075
1076 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
1077     /// Attempts to upgrade the `Weak` pointer to an [`Arc`], extending
1078     /// the lifetime of the value if successful.
1079     ///
1080     /// Returns [`None`] if the value has since been dropped.
1081     ///
1082     /// [`Arc`]: struct.Arc.html
1083     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1084     ///
1085     /// # Examples
1086     ///
1087     /// ```
1088     /// use std::sync::Arc;
1089     ///
1090     /// let five = Arc::new(5);
1091     ///
1092     /// let weak_five = Arc::downgrade(&five);
1093     ///
1094     /// let strong_five: Option<Arc<_>> = weak_five.upgrade();
1095     /// assert!(strong_five.is_some());
1096     ///
1097     /// // Destroy all strong pointers.
1098     /// drop(strong_five);
1099     /// drop(five);
1100     ///
1101     /// assert!(weak_five.upgrade().is_none());
1102     /// ```
1103     #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1104     pub fn upgrade(&self) -> Option<Arc<T>> {
1105         // We use a CAS loop to increment the strong count instead of a
1106         // fetch_add because once the count hits 0 it must never be above 0.
1107         let inner = self.inner()?;
1108
1109         // Relaxed load because any write of 0 that we can observe
1110         // leaves the field in a permanently zero state (so a
1111         // "stale" read of 0 is fine), and any other value is
1112         // confirmed via the CAS below.
1113         let mut n = inner.strong.load(Relaxed);
1114
1115         loop {
1116             if n == 0 {
1117                 return None;
1118             }
1119
1120             // See comments in `Arc::clone` for why we do this (for `mem::forget`).
1121             if n > MAX_REFCOUNT {
1122                 unsafe {
1123                     abort();
1124                 }
1125             }
1126
1127             // Relaxed is valid for the same reason it is on Arc's Clone impl
1128             match inner.strong.compare_exchange_weak(n, n + 1, Relaxed, Relaxed) {
1129                 Ok(_) => return Some(Arc {
1130                     // null checked above
1131                     ptr: self.ptr,
1132                     phantom: PhantomData,
1133                 }),
1134                 Err(old) => n = old,
1135             }
1136         }
1137     }
1138
1139     /// Gets the number of strong (`Arc`) pointers pointing to this value.
1140     ///
1141     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0.
1142     ///
1143     /// [`Weak::new`]: #method.new
1144     #[unstable(feature = "weak_counts", issue = "57977")]
1145     pub fn strong_count(&self) -> usize {
1146         if let Some(inner) = self.inner() {
1147             inner.strong.load(SeqCst)
1148         } else {
1149             0
1150         }
1151     }
1152
1153     /// Gets an approximation of the number of `Weak` pointers pointing to this
1154     /// value.
1155     ///
1156     /// If `self` was created using [`Weak::new`], this will return 0. If not,
1157     /// the returned value is at least 1, since `self` still points to the
1158     /// value.
1159     ///
1160     /// # Accuracy
1161     ///
1162     /// Due to implementation details, the returned value can be off by 1 in
1163     /// either direction when other threads are manipulating any `Arc`s or
1164     /// `Weak`s pointing to the same value.
1165     ///
1166     /// [`Weak::new`]: #method.new
1167     #[unstable(feature = "weak_counts", issue = "57977")]
1168     pub fn weak_count(&self) -> Option<usize> {
1169         // Due to the implicit weak pointer added when any strong pointers are
1170         // around, we cannot implement `weak_count` correctly since it
1171         // necessarily requires accessing the strong count and weak count in an
1172         // unsynchronized fashion. So this version is a bit racy.
1173         self.inner().map(|inner| {
1174             let strong = inner.strong.load(SeqCst);
1175             let weak = inner.weak.load(SeqCst);
1176             if strong == 0 {
1177                 // If the last `Arc` has *just* been dropped, it might not yet
1178                 // have removed the implicit weak count, so the value we get
1179                 // here might be 1 too high.
1180                 weak
1181             } else {
1182                 // As long as there's still at least 1 `Arc` around, subtract
1183                 // the implicit weak pointer.
1184                 // Note that the last `Arc` might get dropped between the 2
1185                 // loads we do above, removing the implicit weak pointer. This
1186                 // means that the value might be 1 too low here. In order to not
1187                 // return 0 here (which would happen if we're the only weak
1188                 // pointer), we guard against that specifically.
1189                 cmp::max(1, weak - 1)
1190             }
1191         })
1192     }
1193
1194     /// Returns `None` when the pointer is dangling and there is no allocated `ArcInner`,
1195     /// (i.e., when this `Weak` was created by `Weak::new`).
1196     #[inline]
1197     fn inner(&self) -> Option<&ArcInner<T>> {
1198         if is_dangling(self.ptr) {
1199             None
1200         } else {
1201             Some(unsafe { self.ptr.as_ref() })
1202         }
1203     }
1204
1205     /// Returns `true` if the two `Weak`s point to the same value (not just values
1206     /// that compare as equal).
1207     ///
1208     /// # Notes
1209     ///
1210     /// Since this compares pointers it means that `Weak::new()` will equal each
1211     /// other, even though they don't point to any value.
1212     ///
1213     ///
1214     /// # Examples
1215     ///
1216     /// ```
1217     /// #![feature(weak_ptr_eq)]
1218     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1219     ///
1220     /// let first_rc = Arc::new(5);
1221     /// let first = Arc::downgrade(&first_rc);
1222     /// let second = Arc::downgrade(&first_rc);
1223     ///
1224     /// assert!(Weak::ptr_eq(&first, &second));
1225     ///
1226     /// let third_rc = Arc::new(5);
1227     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1228     ///
1229     /// assert!(!Weak::ptr_eq(&first, &third));
1230     /// ```
1231     ///
1232     /// Comparing `Weak::new`.
1233     ///
1234     /// ```
1235     /// #![feature(weak_ptr_eq)]
1236     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1237     ///
1238     /// let first = Weak::new();
1239     /// let second = Weak::new();
1240     /// assert!(Weak::ptr_eq(&first, &second));
1241     ///
1242     /// let third_rc = Arc::new(());
1243     /// let third = Arc::downgrade(&third_rc);
1244     /// assert!(!Weak::ptr_eq(&first, &third));
1245     /// ```
1246     #[inline]
1247     #[unstable(feature = "weak_ptr_eq", issue = "55981")]
1248     pub fn ptr_eq(this: &Self, other: &Self) -> bool {
1249         this.ptr.as_ptr() == other.ptr.as_ptr()
1250     }
1251 }
1252
1253 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1254 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
1255     /// Makes a clone of the `Weak` pointer that points to the same value.
1256     ///
1257     /// # Examples
1258     ///
1259     /// ```
1260     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1261     ///
1262     /// let weak_five = Arc::downgrade(&Arc::new(5));
1263     ///
1264     /// let _ = Weak::clone(&weak_five);
1265     /// ```
1266     #[inline]
1267     fn clone(&self) -> Weak<T> {
1268         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
1269             inner
1270         } else {
1271             return Weak { ptr: self.ptr };
1272         };
1273         // See comments in Arc::clone() for why this is relaxed.  This can use a
1274         // fetch_add (ignoring the lock) because the weak count is only locked
1275         // where are *no other* weak pointers in existence. (So we can't be
1276         // running this code in that case).
1277         let old_size = inner.weak.fetch_add(1, Relaxed);
1278
1279         // See comments in Arc::clone() for why we do this (for mem::forget).
1280         if old_size > MAX_REFCOUNT {
1281             unsafe {
1282                 abort();
1283             }
1284         }
1285
1286         return Weak { ptr: self.ptr };
1287     }
1288 }
1289
1290 #[stable(feature = "downgraded_weak", since = "1.10.0")]
1291 impl<T> Default for Weak<T> {
1292     /// Constructs a new `Weak<T>`, without allocating memory.
1293     /// Calling [`upgrade`] on the return value always
1294     /// gives [`None`].
1295     ///
1296     /// [`None`]: ../../std/option/enum.Option.html#variant.None
1297     /// [`upgrade`]: ../../std/sync/struct.Weak.html#method.upgrade
1298     ///
1299     /// # Examples
1300     ///
1301     /// ```
1302     /// use std::sync::Weak;
1303     ///
1304     /// let empty: Weak<i64> = Default::default();
1305     /// assert!(empty.upgrade().is_none());
1306     /// ```
1307     fn default() -> Weak<T> {
1308         Weak::new()
1309     }
1310 }
1311
1312 #[stable(feature = "arc_weak", since = "1.4.0")]
1313 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
1314     /// Drops the `Weak` pointer.
1315     ///
1316     /// # Examples
1317     ///
1318     /// ```
1319     /// use std::sync::{Arc, Weak};
1320     ///
1321     /// struct Foo;
1322     ///
1323     /// impl Drop for Foo {
1324     ///     fn drop(&mut self) {
1325     ///         println!("dropped!");
1326     ///     }
1327     /// }
1328     ///
1329     /// let foo = Arc::new(Foo);
1330     /// let weak_foo = Arc::downgrade(&foo);
1331     /// let other_weak_foo = Weak::clone(&weak_foo);
1332     ///
1333     /// drop(weak_foo);   // Doesn't print anything
1334     /// drop(foo);        // Prints "dropped!"
1335     ///
1336     /// assert!(other_weak_foo.upgrade().is_none());
1337     /// ```
1338     fn drop(&mut self) {
1339         // If we find out that we were the last weak pointer, then its time to
1340         // deallocate the data entirely. See the discussion in Arc::drop() about
1341         // the memory orderings
1342         //
1343         // It's not necessary to check for the locked state here, because the
1344         // weak count can only be locked if there was precisely one weak ref,
1345         // meaning that drop could only subsequently run ON that remaining weak
1346         // ref, which can only happen after the lock is released.
1347         let inner = if let Some(inner) = self.inner() {
1348             inner
1349         } else {
1350             return
1351         };
1352
1353         if inner.weak.fetch_sub(1, Release) == 1 {
1354             atomic::fence(Acquire);
1355             unsafe {
1356                 Global.dealloc(self.ptr.cast(), Layout::for_value(self.ptr.as_ref()))
1357             }
1358         }
1359     }
1360 }
1361
1362 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1363 trait ArcEqIdent<T: ?Sized + PartialEq> {
1364     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
1365     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool;
1366 }
1367
1368 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1369 impl<T: ?Sized + PartialEq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
1370     #[inline]
1371     default fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1372         **self == **other
1373     }
1374     #[inline]
1375     default fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1376         **self != **other
1377     }
1378 }
1379
1380 /// We're doing this specialization here, and not as a more general optimization on `&T`, because it
1381 /// would otherwise add a cost to all equality checks on refs. We assume that `Arc`s are used to
1382 /// store large values, that are slow to clone, but also heavy to check for equality, causing this
1383 /// cost to pay off more easily. It's also more likely to have two `Arc` clones, that point to
1384 /// the same value, than two `&T`s.
1385 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1386 impl<T: ?Sized + Eq> ArcEqIdent<T> for Arc<T> {
1387     #[inline]
1388     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1389         Arc::ptr_eq(self, other) || **self == **other
1390     }
1391
1392     #[inline]
1393     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1394         !Arc::ptr_eq(self, other) && **self != **other
1395     }
1396 }
1397
1398 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1399 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Arc<T> {
1400     /// Equality for two `Arc`s.
1401     ///
1402     /// Two `Arc`s are equal if their inner values are equal.
1403     ///
1404     /// If `T` also implements `Eq`, two `Arc`s that point to the same value are
1405     /// always equal.
1406     ///
1407     /// # Examples
1408     ///
1409     /// ```
1410     /// use std::sync::Arc;
1411     ///
1412     /// let five = Arc::new(5);
1413     ///
1414     /// assert!(five == Arc::new(5));
1415     /// ```
1416     #[inline]
1417     fn eq(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1418         ArcEqIdent::eq(self, other)
1419     }
1420
1421     /// Inequality for two `Arc`s.
1422     ///
1423     /// Two `Arc`s are unequal if their inner values are unequal.
1424     ///
1425     /// If `T` also implements `Eq`, two `Arc`s that point to the same value are
1426     /// never unequal.
1427     ///
1428     /// # Examples
1429     ///
1430     /// ```
1431     /// use std::sync::Arc;
1432     ///
1433     /// let five = Arc::new(5);
1434     ///
1435     /// assert!(five != Arc::new(6));
1436     /// ```
1437     #[inline]
1438     fn ne(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1439         ArcEqIdent::ne(self, other)
1440     }
1441 }
1442
1443 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1444 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Arc<T> {
1445     /// Partial comparison for two `Arc`s.
1446     ///
1447     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
1448     ///
1449     /// # Examples
1450     ///
1451     /// ```
1452     /// use std::sync::Arc;
1453     /// use std::cmp::Ordering;
1454     ///
1455     /// let five = Arc::new(5);
1456     ///
1457     /// assert_eq!(Some(Ordering::Less), five.partial_cmp(&Arc::new(6)));
1458     /// ```
1459     fn partial_cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Option<Ordering> {
1460         (**self).partial_cmp(&**other)
1461     }
1462
1463     /// Less-than comparison for two `Arc`s.
1464     ///
1465     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
1466     ///
1467     /// # Examples
1468     ///
1469     /// ```
1470     /// use std::sync::Arc;
1471     ///
1472     /// let five = Arc::new(5);
1473     ///
1474     /// assert!(five < Arc::new(6));
1475     /// ```
1476     fn lt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1477         *(*self) < *(*other)
1478     }
1479
1480     /// 'Less than or equal to' comparison for two `Arc`s.
1481     ///
1482     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
1483     ///
1484     /// # Examples
1485     ///
1486     /// ```
1487     /// use std::sync::Arc;
1488     ///
1489     /// let five = Arc::new(5);
1490     ///
1491     /// assert!(five <= Arc::new(5));
1492     /// ```
1493     fn le(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1494         *(*self) <= *(*other)
1495     }
1496
1497     /// Greater-than comparison for two `Arc`s.
1498     ///
1499     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
1500     ///
1501     /// # Examples
1502     ///
1503     /// ```
1504     /// use std::sync::Arc;
1505     ///
1506     /// let five = Arc::new(5);
1507     ///
1508     /// assert!(five > Arc::new(4));
1509     /// ```
1510     fn gt(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1511         *(*self) > *(*other)
1512     }
1513
1514     /// 'Greater than or equal to' comparison for two `Arc`s.
1515     ///
1516     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
1517     ///
1518     /// # Examples
1519     ///
1520     /// ```
1521     /// use std::sync::Arc;
1522     ///
1523     /// let five = Arc::new(5);
1524     ///
1525     /// assert!(five >= Arc::new(5));
1526     /// ```
1527     fn ge(&self, other: &Arc<T>) -> bool {
1528         *(*self) >= *(*other)
1529     }
1530 }
1531 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1532 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Arc<T> {
1533     /// Comparison for two `Arc`s.
1534     ///
1535     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
1536     ///
1537     /// # Examples
1538     ///
1539     /// ```
1540     /// use std::sync::Arc;
1541     /// use std::cmp::Ordering;
1542     ///
1543     /// let five = Arc::new(5);
1544     ///
1545     /// assert_eq!(Ordering::Less, five.cmp(&Arc::new(6)));
1546     /// ```
1547     fn cmp(&self, other: &Arc<T>) -> Ordering {
1548         (**self).cmp(&**other)
1549     }
1550 }
1551 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1552 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Arc<T> {}
1553
1554 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1555 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Arc<T> {
1556     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1557         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1558     }
1559 }
1560
1561 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1562 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Arc<T> {
1563     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1564         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1565     }
1566 }
1567
1568 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1569 impl<T: ?Sized> fmt::Pointer for Arc<T> {
1570     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1571         fmt::Pointer::fmt(&(&**self as *const T), f)
1572     }
1573 }
1574
1575 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1576 impl<T: Default> Default for Arc<T> {
1577     /// Creates a new `Arc<T>`, with the `Default` value for `T`.
1578     ///
1579     /// # Examples
1580     ///
1581     /// ```
1582     /// use std::sync::Arc;
1583     ///
1584     /// let x: Arc<i32> = Default::default();
1585     /// assert_eq!(*x, 0);
1586     /// ```
1587     fn default() -> Arc<T> {
1588         Arc::new(Default::default())
1589     }
1590 }
1591
1592 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1593 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Arc<T> {
1594     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
1595         (**self).hash(state)
1596     }
1597 }
1598
1599 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
1600 impl<T> From<T> for Arc<T> {
1601     fn from(t: T) -> Self {
1602         Arc::new(t)
1603     }
1604 }
1605
1606 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1607 impl<T: Clone> From<&[T]> for Arc<[T]> {
1608     #[inline]
1609     fn from(v: &[T]) -> Arc<[T]> {
1610         <Self as ArcFromSlice<T>>::from_slice(v)
1611     }
1612 }
1613
1614 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1615 impl From<&str> for Arc<str> {
1616     #[inline]
1617     fn from(v: &str) -> Arc<str> {
1618         let arc = Arc::<[u8]>::from(v.as_bytes());
1619         unsafe { Arc::from_raw(Arc::into_raw(arc) as *const str) }
1620     }
1621 }
1622
1623 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1624 impl From<String> for Arc<str> {
1625     #[inline]
1626     fn from(v: String) -> Arc<str> {
1627         Arc::from(&v[..])
1628     }
1629 }
1630
1631 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1632 impl<T: ?Sized> From<Box<T>> for Arc<T> {
1633     #[inline]
1634     fn from(v: Box<T>) -> Arc<T> {
1635         Arc::from_box(v)
1636     }
1637 }
1638
1639 #[stable(feature = "shared_from_slice", since = "1.21.0")]
1640 impl<T> From<Vec<T>> for Arc<[T]> {
1641     #[inline]
1642     fn from(mut v: Vec<T>) -> Arc<[T]> {
1643         unsafe {
1644             let arc = Arc::copy_from_slice(&v);
1645
1646             // Allow the Vec to free its memory, but not destroy its contents
1647             v.set_len(0);
1648
1649             arc
1650         }
1651     }
1652 }
1653
1654 #[cfg(test)]
1655 mod tests {
1656     use std::boxed::Box;
1657     use std::clone::Clone;
1658     use std::sync::mpsc::channel;
1659     use std::mem::drop;
1660     use std::ops::Drop;
1661     use std::option::Option::{self, None, Some};
1662     use std::sync::atomic::{self, Ordering::{Acquire, SeqCst}};
1663     use std::thread;
1664     use std::sync::Mutex;
1665     use std::convert::From;
1666
1667     use super::{Arc, Weak};
1668     use crate::vec::Vec;
1669
1670     struct Canary(*mut atomic::AtomicUsize);
1671
1672     impl Drop for Canary {
1673         fn drop(&mut self) {
1674             unsafe {
1675                 match *self {
1676                     Canary(c) => {
1677                         (*c).fetch_add(1, SeqCst);
1678                     }
1679                 }
1680             }
1681         }
1682     }
1683
1684     #[test]
1685     #[cfg_attr(target_os = "emscripten", ignore)]
1686     #[cfg(not(miri))] // Miri does not support threads
1687     fn manually_share_arc() {
1688         let v = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
1689         let arc_v = Arc::new(v);
1690
1691         let (tx, rx) = channel();
1692
1693         let _t = thread::spawn(move || {
1694             let arc_v: Arc<Vec<i32>> = rx.recv().unwrap();
1695             assert_eq!((*arc_v)[3], 4);
1696         });
1697
1698         tx.send(arc_v.clone()).unwrap();
1699
1700         assert_eq!((*arc_v)[2], 3);
1701         assert_eq!((*arc_v)[4], 5);
1702     }
1703
1704     #[test]
1705     fn test_arc_get_mut() {
1706         let mut x = Arc::new(3);
1707         *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1708         assert_eq!(*x, 4);
1709         let y = x.clone();
1710         assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1711         drop(y);
1712         assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_some());
1713         let _w = Arc::downgrade(&x);
1714         assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());
1715     }
1716
1717     #[test]
1718     fn weak_counts() {
1719         assert_eq!(Weak::weak_count(&Weak::<u64>::new()), None);
1720         assert_eq!(Weak::strong_count(&Weak::<u64>::new()), 0);
1721
1722         let a = Arc::new(0);
1723         let w = Arc::downgrade(&a);
1724         assert_eq!(Weak::strong_count(&w), 1);
1725         assert_eq!(Weak::weak_count(&w), Some(1));
1726         let w2 = w.clone();
1727         assert_eq!(Weak::strong_count(&w), 1);
1728         assert_eq!(Weak::weak_count(&w), Some(2));
1729         assert_eq!(Weak::strong_count(&w2), 1);
1730         assert_eq!(Weak::weak_count(&w2), Some(2));
1731         drop(w);
1732         assert_eq!(Weak::strong_count(&w2), 1);
1733         assert_eq!(Weak::weak_count(&w2), Some(1));
1734         let a2 = a.clone();
1735         assert_eq!(Weak::strong_count(&w2), 2);
1736         assert_eq!(Weak::weak_count(&w2), Some(1));
1737         drop(a2);
1738         drop(a);
1739         assert_eq!(Weak::strong_count(&w2), 0);
1740         assert_eq!(Weak::weak_count(&w2), Some(1));
1741         drop(w2);
1742     }
1743
1744     #[test]
1745     fn try_unwrap() {
1746         let x = Arc::new(3);
1747         assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(3));
1748         let x = Arc::new(4);
1749         let _y = x.clone();
1750         assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Err(Arc::new(4)));
1751         let x = Arc::new(5);
1752         let _w = Arc::downgrade(&x);
1753         assert_eq!(Arc::try_unwrap(x), Ok(5));
1754     }
1755
1756     #[test]
1757     fn into_from_raw() {
1758         let x = Arc::new(box "hello");
1759         let y = x.clone();
1760
1761         let x_ptr = Arc::into_raw(x);
1762         drop(y);
1763         unsafe {
1764             assert_eq!(**x_ptr, "hello");
1765
1766             let x = Arc::from_raw(x_ptr);
1767             assert_eq!(**x, "hello");
1768
1769             assert_eq!(Arc::try_unwrap(x).map(|x| *x), Ok("hello"));
1770         }
1771     }
1772
1773     #[test]
1774     fn test_into_from_raw_unsized() {
1775         use std::fmt::Display;
1776         use std::string::ToString;
1777
1778         let arc: Arc<str> = Arc::from("foo");
1779
1780         let ptr = Arc::into_raw(arc.clone());
1781         let arc2 = unsafe { Arc::from_raw(ptr) };
1782
1783         assert_eq!(unsafe { &*ptr }, "foo");
1784         assert_eq!(arc, arc2);
1785
1786         let arc: Arc<dyn Display> = Arc::new(123);
1787
1788         let ptr = Arc::into_raw(arc.clone());
1789         let arc2 = unsafe { Arc::from_raw(ptr) };
1790
1791         assert_eq!(unsafe { &*ptr }.to_string(), "123");
1792         assert_eq!(arc2.to_string(), "123");
1793     }
1794
1795     #[test]
1796     fn test_cowarc_clone_make_mut() {
1797         let mut cow0 = Arc::new(75);
1798         let mut cow1 = cow0.clone();
1799         let mut cow2 = cow1.clone();
1800
1801         assert!(75 == *Arc::make_mut(&mut cow0));
1802         assert!(75 == *Arc::make_mut(&mut cow1));
1803         assert!(75 == *Arc::make_mut(&mut cow2));
1804
1805         *Arc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1806         *Arc::make_mut(&mut cow1) += 2;
1807         *Arc::make_mut(&mut cow2) += 3;
1808
1809         assert!(76 == *cow0);
1810         assert!(77 == *cow1);
1811         assert!(78 == *cow2);
1812
1813         // none should point to the same backing memory
1814         assert!(*cow0 != *cow1);
1815         assert!(*cow0 != *cow2);
1816         assert!(*cow1 != *cow2);
1817     }
1818
1819     #[test]
1820     fn test_cowarc_clone_unique2() {
1821         let mut cow0 = Arc::new(75);
1822         let cow1 = cow0.clone();
1823         let cow2 = cow1.clone();
1824
1825         assert!(75 == *cow0);
1826         assert!(75 == *cow1);
1827         assert!(75 == *cow2);
1828
1829         *Arc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1830         assert!(76 == *cow0);
1831         assert!(75 == *cow1);
1832         assert!(75 == *cow2);
1833
1834         // cow1 and cow2 should share the same contents
1835         // cow0 should have a unique reference
1836         assert!(*cow0 != *cow1);
1837         assert!(*cow0 != *cow2);
1838         assert!(*cow1 == *cow2);
1839     }
1840
1841     #[test]
1842     fn test_cowarc_clone_weak() {
1843         let mut cow0 = Arc::new(75);
1844         let cow1_weak = Arc::downgrade(&cow0);
1845
1846         assert!(75 == *cow0);
1847         assert!(75 == *cow1_weak.upgrade().unwrap());
1848
1849         *Arc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1850
1851         assert!(76 == *cow0);
1852         assert!(cow1_weak.upgrade().is_none());
1853     }
1854
1855     #[test]
1856     fn test_live() {
1857         let x = Arc::new(5);
1858         let y = Arc::downgrade(&x);
1859         assert!(y.upgrade().is_some());
1860     }
1861
1862     #[test]
1863     fn test_dead() {
1864         let x = Arc::new(5);
1865         let y = Arc::downgrade(&x);
1866         drop(x);
1867         assert!(y.upgrade().is_none());
1868     }
1869
1870     #[test]
1871     fn weak_self_cyclic() {
1872         struct Cycle {
1873             x: Mutex<Option<Weak<Cycle>>>,
1874         }
1875
1876         let a = Arc::new(Cycle { x: Mutex::new(None) });
1877         let b = Arc::downgrade(&a.clone());
1878         *a.x.lock().unwrap() = Some(b);
1879
1880         // hopefully we don't double-free (or leak)...
1881     }
1882
1883     #[test]
1884     fn drop_arc() {
1885         let mut canary = atomic::AtomicUsize::new(0);
1886         let x = Arc::new(Canary(&mut canary as *mut atomic::AtomicUsize));
1887         drop(x);
1888         assert!(canary.load(Acquire) == 1);
1889     }
1890
1891     #[test]
1892     fn drop_arc_weak() {
1893         let mut canary = atomic::AtomicUsize::new(0);
1894         let arc = Arc::new(Canary(&mut canary as *mut atomic::AtomicUsize));
1895         let arc_weak = Arc::downgrade(&arc);
1896         assert!(canary.load(Acquire) == 0);
1897         drop(arc);
1898         assert!(canary.load(Acquire) == 1);
1899         drop(arc_weak);
1900     }
1901
1902     #[test]
1903     fn test_strong_count() {
1904         let a = Arc::new(0);
1905         assert!(Arc::strong_count(&a) == 1);
1906         let w = Arc::downgrade(&a);
1907         assert!(Arc::strong_count(&a) == 1);
1908         let b = w.upgrade().expect("");
1909         assert!(Arc::strong_count(&b) == 2);
1910         assert!(Arc::strong_count(&a) == 2);
1911         drop(w);
1912         drop(a);
1913         assert!(Arc::strong_count(&b) == 1);
1914         let c = b.clone();
1915         assert!(Arc::strong_count(&b) == 2);
1916         assert!(Arc::strong_count(&c) == 2);
1917     }
1918
1919     #[test]
1920     fn test_weak_count() {
1921         let a = Arc::new(0);
1922         assert!(Arc::strong_count(&a) == 1);
1923         assert!(Arc::weak_count(&a) == 0);
1924         let w = Arc::downgrade(&a);
1925         assert!(Arc::strong_count(&a) == 1);
1926         assert!(Arc::weak_count(&a) == 1);
1927         let x = w.clone();
1928         assert!(Arc::weak_count(&a) == 2);
1929         drop(w);
1930         drop(x);
1931         assert!(Arc::strong_count(&a) == 1);
1932         assert!(Arc::weak_count(&a) == 0);
1933         let c = a.clone();
1934         assert!(Arc::strong_count(&a) == 2);
1935         assert!(Arc::weak_count(&a) == 0);
1936         let d = Arc::downgrade(&c);
1937         assert!(Arc::weak_count(&c) == 1);
1938         assert!(Arc::strong_count(&c) == 2);
1939
1940         drop(a);
1941         drop(c);
1942         drop(d);
1943     }
1944
1945     #[test]
1946     fn show_arc() {
1947         let a = Arc::new(5);
1948         assert_eq!(format!("{:?}", a), "5");
1949     }
1950
1951     // Make sure deriving works with Arc<T>
1952     #[derive(Eq, Ord, PartialEq, PartialOrd, Clone, Debug, Default)]
1953     struct Foo {
1954         inner: Arc<i32>,
1955     }
1956
1957     #[test]
1958     fn test_unsized() {
1959         let x: Arc<[i32]> = Arc::new([1, 2, 3]);
1960         assert_eq!(format!("{:?}", x), "[1, 2, 3]");
1961         let y = Arc::downgrade(&x.clone());
1962         drop(x);
1963         assert!(y.upgrade().is_none());
1964     }
1965
1966     #[test]
1967     fn test_from_owned() {
1968         let foo = 123;
1969         let foo_arc = Arc::from(foo);
1970         assert!(123 == *foo_arc);
1971     }
1972
1973     #[test]
1974     fn test_new_weak() {
1975         let foo: Weak<usize> = Weak::new();
1976         assert!(foo.upgrade().is_none());
1977     }
1978
1979     #[test]
1980     fn test_ptr_eq() {
1981         let five = Arc::new(5);
1982         let same_five = five.clone();
1983         let other_five = Arc::new(5);
1984
1985         assert!(Arc::ptr_eq(&five, &same_five));
1986         assert!(!Arc::ptr_eq(&five, &other_five));
1987     }
1988
1989     #[test]
1990     #[cfg_attr(target_os = "emscripten", ignore)]
1991     #[cfg(not(miri))] // Miri does not support threads
1992     fn test_weak_count_locked() {
1993         let mut a = Arc::new(atomic::AtomicBool::new(false));
1994         let a2 = a.clone();
1995         let t = thread::spawn(move || {
1996             for _i in 0..1000000 {
1997                 Arc::get_mut(&mut a);
1998             }
1999             a.store(true, SeqCst);
2000         });
2001
2002         while !a2.load(SeqCst) {
2003             let n = Arc::weak_count(&a2);
2004             assert!(n < 2, "bad weak count: {}", n);
2005         }
2006         t.join().unwrap();
2007     }
2008
2009     #[test]
2010     fn test_from_str() {
2011         let r: Arc<str> = Arc::from("foo");
2012
2013         assert_eq!(&r[..], "foo");
2014     }
2015
2016     #[test]
2017     fn test_copy_from_slice() {
2018         let s: &[u32] = &[1, 2, 3];
2019         let r: Arc<[u32]> = Arc::from(s);
2020
2021         assert_eq!(&r[..], [1, 2, 3]);
2022     }
2023
2024     #[test]
2025     fn test_clone_from_slice() {
2026         #[derive(Clone, Debug, Eq, PartialEq)]
2027         struct X(u32);
2028
2029         let s: &[X] = &[X(1), X(2), X(3)];
2030         let r: Arc<[X]> = Arc::from(s);
2031
2032         assert_eq!(&r[..], s);
2033     }
2034
2035     #[test]
2036     #[should_panic]
2037     fn test_clone_from_slice_panic() {
2038         use std::string::{String, ToString};
2039
2040         struct Fail(u32, String);
2041
2042         impl Clone for Fail {
2043             fn clone(&self) -> Fail {
2044                 if self.0 == 2 {
2045                     panic!();
2046                 }
2047                 Fail(self.0, self.1.clone())
2048             }
2049         }
2050
2051         let s: &[Fail] = &[
2052             Fail(0, "foo".to_string()),
2053             Fail(1, "bar".to_string()),
2054             Fail(2, "baz".to_string()),
2055         ];
2056
2057         // Should panic, but not cause memory corruption
2058         let _r: Arc<[Fail]> = Arc::from(s);
2059     }
2060
2061     #[test]
2062     fn test_from_box() {
2063         let b: Box<u32> = box 123;
2064         let r: Arc<u32> = Arc::from(b);
2065
2066         assert_eq!(*r, 123);
2067     }
2068
2069     #[test]
2070     fn test_from_box_str() {
2071         use std::string::String;
2072
2073         let s = String::from("foo").into_boxed_str();
2074         let r: Arc<str> = Arc::from(s);
2075
2076         assert_eq!(&r[..], "foo");
2077     }
2078
2079     #[test]
2080     fn test_from_box_slice() {
2081         let s = vec![1, 2, 3].into_boxed_slice();
2082         let r: Arc<[u32]> = Arc::from(s);
2083
2084         assert_eq!(&r[..], [1, 2, 3]);
2085     }
2086
2087     #[test]
2088     fn test_from_box_trait() {
2089         use std::fmt::Display;
2090         use std::string::ToString;
2091
2092         let b: Box<dyn Display> = box 123;
2093         let r: Arc<dyn Display> = Arc::from(b);
2094
2095         assert_eq!(r.to_string(), "123");
2096     }
2097
2098     #[test]
2099     fn test_from_box_trait_zero_sized() {
2100         use std::fmt::Debug;
2101
2102         let b: Box<dyn Debug> = box ();
2103         let r: Arc<dyn Debug> = Arc::from(b);
2104
2105         assert_eq!(format!("{:?}", r), "()");
2106     }
2107
2108     #[test]
2109     fn test_from_vec() {
2110         let v = vec![1, 2, 3];
2111         let r: Arc<[u32]> = Arc::from(v);
2112
2113         assert_eq!(&r[..], [1, 2, 3]);
2114     }
2115
2116     #[test]
2117     fn test_downcast() {
2118         use std::any::Any;
2119
2120         let r1: Arc<dyn Any + Send + Sync> = Arc::new(i32::max_value());
2121         let r2: Arc<dyn Any + Send + Sync> = Arc::new("abc");
2122
2123         assert!(r1.clone().downcast::<u32>().is_err());
2124
2125         let r1i32 = r1.downcast::<i32>();
2126         assert!(r1i32.is_ok());
2127         assert_eq!(r1i32.unwrap(), Arc::new(i32::max_value()));
2128
2129         assert!(r2.clone().downcast::<i32>().is_err());
2130
2131         let r2str = r2.downcast::<&'static str>();
2132         assert!(r2str.is_ok());
2133         assert_eq!(r2str.unwrap(), Arc::new("abc"));
2134     }
2135 }
2136
2137 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
2138 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Arc<T> {
2139     fn borrow(&self) -> &T {
2140         &**self
2141     }
2142 }
2143
2144 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
2145 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Arc<T> {
2146     fn as_ref(&self) -> &T {
2147         &**self
2148     }
2149 }
2150
2151 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
2152 impl<T: ?Sized> Unpin for Arc<T> { }