src/libcore/cell.rs

   1 //! Shareable mutable containers.
   2 //!
   3 //! Rust memory safety is based on this rule: Given an object `T`, it is only possible to
   4 //! have one of the following:
   5 //!
   6 //! - Having several immutable references (`&T`) to the object (also known as **aliasing**).
   7 //! - Having one mutable reference (`&mut T`) to the object (also known as **mutability**).
   8 //!
   9 //! This is enforced by the Rust compiler. However, there are situations where this rule is not
  10 //! flexible enough. Sometimes it is required to have multiple references to an object and yet
  11 //! mutate it.
  12 //!
  13 //! Shareable mutable containers exist to permit mutability in a controlled manner, even in the
  14 //! presence of aliasing. Both `Cell<T>` and `RefCell<T>` allows to do this in a single threaded
  15 //! way. However, neither `Cell<T>` nor `RefCell<T>` are thread safe (they do not implement
  16 //! `Sync`). If you need to do aliasing and mutation between multiple threads it is possible to
  17 //! use [`Mutex`](../../std/sync/struct.Mutex.html),
  18 //! [`RwLock`](../../std/sync/struct.RwLock.html) or
  19 //! [`atomic`](../../core/sync/atomic/index.html) types.
  20 //!
  21 //! Values of the `Cell<T>` and `RefCell<T>` types may be mutated through shared references (i.e.
  22 //! the common `&T` type), whereas most Rust types can only be mutated through unique (`&mut T`)
  23 //! references. We say that `Cell<T>` and `RefCell<T>` provide 'interior mutability', in contrast
  24 //! with typical Rust types that exhibit 'inherited mutability'.
  25 //!
  26 //! Cell types come in two flavors: `Cell<T>` and `RefCell<T>`. `Cell<T>` implements interior
  27 //! mutability by moving values in and out of the `Cell<T>`. To use references instead of values,
  28 //! one must use the `RefCell<T>` type, acquiring a write lock before mutating. `Cell<T>` provides
  29 //! methods to retrieve and change the current interior value:
  30 //!
  31 //!  - For types that implement `Copy`, the `get` method retrieves the current interior value.
  32 //!  - For types that implement `Default`, the `take` method replaces the current interior value
  33 //!    with `Default::default()` and returns the replaced value.
  34 //!  - For all types, the `replace` method replaces the current interior value and returns the
  35 //!    replaced value and the `into_inner` method consumes the `Cell<T>` and returns the interior
  36 //!    value. Additionally, the `set` method replaces the interior value, dropping the replaced
  37 //!    value.
  38 //!
  39 //! `RefCell<T>` uses Rust's lifetimes to implement 'dynamic borrowing', a process whereby one can
  40 //! claim temporary, exclusive, mutable access to the inner value. Borrows for `RefCell<T>`s are
  41 //! tracked 'at runtime', unlike Rust's native reference types which are entirely tracked
  42 //! statically, at compile time. Because `RefCell<T>` borrows are dynamic it is possible to attempt
  43 //! to borrow a value that is already mutably borrowed; when this happens it results in thread
  44 //! panic.
  45 //!
  46 //! # When to choose interior mutability
  47 //!
  48 //! The more common inherited mutability, where one must have unique access to mutate a value, is
  49 //! one of the key language elements that enables Rust to reason strongly about pointer aliasing,
  50 //! statically preventing crash bugs. Because of that, inherited mutability is preferred, and
  51 //! interior mutability is something of a last resort. Since cell types enable mutation where it
  52 //! would otherwise be disallowed though, there are occasions when interior mutability might be
  53 //! appropriate, or even *must* be used, e.g.
  54 //!
  55 //! * Introducing mutability 'inside' of something immutable
  56 //! * Implementation details of logically-immutable methods.
  57 //! * Mutating implementations of `Clone`.
  58 //!
  59 //! ## Introducing mutability 'inside' of something immutable
  60 //!
  61 //! Many shared smart pointer types, including `Rc<T>` and `Arc<T>`, provide containers that can be
  62 //! cloned and shared between multiple parties. Because the contained values may be
  63 //! multiply-aliased, they can only be borrowed with `&`, not `&mut`. Without cells it would be
  64 //! impossible to mutate data inside of these smart pointers at all.
  65 //!
  66 //! It's very common then to put a `RefCell<T>` inside shared pointer types to reintroduce
  67 //! mutability:
  68 //!
  69 //! ```
  70 //! use std::collections::HashMap;
  71 //! use std::cell::RefCell;
  72 //! use std::rc::Rc;
  73 //!
  74 //! fn main() {
  75 //!     let shared_map: Rc<RefCell<_>> = Rc::new(RefCell::new(HashMap::new()));
  76 //!     shared_map.borrow_mut().insert("africa", 92388);
  77 //!     shared_map.borrow_mut().insert("kyoto", 11837);
  78 //!     shared_map.borrow_mut().insert("piccadilly", 11826);
  79 //!     shared_map.borrow_mut().insert("marbles", 38);
  80 //! }
  81 //! ```
  82 //!
  83 //! Note that this example uses `Rc<T>` and not `Arc<T>`. `RefCell<T>`s are for single-threaded
  84 //! scenarios. Consider using `RwLock<T>` or `Mutex<T>` if you need shared mutability in a
  85 //! multi-threaded situation.
  86 //!
  87 //! ## Implementation details of logically-immutable methods
  88 //!
  89 //! Occasionally it may be desirable not to expose in an API that there is mutation happening
  90 //! "under the hood". This may be because logically the operation is immutable, but e.g., caching
  91 //! forces the implementation to perform mutation; or because you must employ mutation to implement
  92 //! a trait method that was originally defined to take `&self`.
  93 //!
  94 //! ```
  95 //! # #![allow(dead_code)]
  96 //! use std::cell::RefCell;
  97 //!
  98 //! struct Graph {
  99 //!     edges: Vec<(i32, i32)>,
 100 //!     span_tree_cache: RefCell<Option<Vec<(i32, i32)>>>
 101 //! }
 102 //!
 103 //! impl Graph {
 104 //!     fn minimum_spanning_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> {
 105 //!         // Create a new scope to contain the lifetime of the
 106 //!         // dynamic borrow
 107 //!         {
 108 //!             // Take a reference to the inside of cache cell
 109 //!             let mut cache = self.span_tree_cache.borrow_mut();
 110 //!             if cache.is_some() {
 111 //!                 return cache.as_ref().unwrap().clone();
 112 //!             }
 113 //!
 114 //!             let span_tree = self.calc_span_tree();
 115 //!             *cache = Some(span_tree);
 116 //!         }
 117 //!
 118 //!         // Recursive call to return the just-cached value.
 119 //!         // Note that if we had not let the previous borrow
 120 //!         // of the cache fall out of scope then the subsequent
 121 //!         // recursive borrow would cause a dynamic thread panic.
 122 //!         // This is the major hazard of using `RefCell`.
 123 //!         self.minimum_spanning_tree()
 124 //!     }
 125 //! #   fn calc_span_tree(&self) -> Vec<(i32, i32)> { vec![] }
 126 //! }
 127 //! ```
 128 //!
 129 //! ## Mutating implementations of `Clone`
 130 //!
 131 //! This is simply a special - but common - case of the previous: hiding mutability for operations
 132 //! that appear to be immutable. The `clone` method is expected to not change the source value, and
 133 //! is declared to take `&self`, not `&mut self`. Therefore any mutation that happens in the
 134 //! `clone` method must use cell types. For example, `Rc<T>` maintains its reference counts within a
 135 //! `Cell<T>`.
 136 //!
 137 //! ```
 138 //! #![feature(core_intrinsics)]
 139 //! use std::cell::Cell;
 140 //! use std::ptr::NonNull;
 141 //! use std::intrinsics::abort;
 142 //!
 143 //! struct Rc<T: ?Sized> {
 144 //!     ptr: NonNull<RcBox<T>>
 145 //! }
 146 //!
 147 //! struct RcBox<T: ?Sized> {
 148 //!     strong: Cell<usize>,
 149 //!     refcount: Cell<usize>,
 150 //!     value: T,
 151 //! }
 152 //!
 153 //! impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
 154 //!     fn clone(&self) -> Rc<T> {
 155 //!         self.inc_strong();
 156 //!         Rc { ptr: self.ptr }
 157 //!     }
 158 //! }
 159 //!
 160 //! trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
 161 //!
 162 //!     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
 163 //!
 164 //!     fn strong(&self) -> usize {
 165 //!         self.inner().strong.get()
 166 //!     }
 167 //!
 168 //!     fn inc_strong(&self) {
 169 //!         self.inner()
 170 //!             .strong
 171 //!             .set(self.strong()
 172 //!                      .checked_add(1)
 173 //!                      .unwrap_or_else(|| unsafe { abort() }));
 174 //!     }
 175 //! }
 176 //!
 177 //! impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
 178 //!    fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
 179 //!        unsafe {
 180 //!            self.ptr.as_ref()
 181 //!        }
 182 //!    }
 183 //! }
 184 //! ```
 185 //!
 186
 187 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 188
 189 use cmp::Ordering;
 190 use fmt::{self, Debug, Display};
 191 use marker::Unsize;
 192 use mem;
 193 use ops::{Deref, DerefMut, CoerceUnsized};
 194 use ptr;
 195
 196 /// A mutable memory location.
 197 ///
 198 /// # Examples
 199 ///
 200 /// In this example, you can see that `Cell<T>` enables mutation inside an
 201 /// immutable struct. In other words, it enables "interior mutability".
 202 ///
 203 /// ```
 204 /// use std::cell::Cell;
 205 ///
 206 /// struct SomeStruct {
 207 ///     regular_field: u8,
 208 ///     special_field: Cell<u8>,
 209 /// }
 210 ///
 211 /// let my_struct = SomeStruct {
 212 ///     regular_field: 0,
 213 ///     special_field: Cell::new(1),
 214 /// };
 215 ///
 216 /// let new_value = 100;
 217 ///
 218 /// // ERROR: `my_struct` is immutable
 219 /// // my_struct.regular_field = new_value;
 220 ///
 221 /// // WORKS: although `my_struct` is immutable, `special_field` is a `Cell`,
 222 /// // which can always be mutated
 223 /// my_struct.special_field.set(new_value);
 224 /// assert_eq!(my_struct.special_field.get(), new_value);
 225 /// ```
 226 ///
 227 /// See the [module-level documentation](index.html) for more.
 228 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 229 #[repr(transparent)]
 230 pub struct Cell<T: ?Sized> {
 231     value: UnsafeCell<T>,
 232 }
 233
 234 impl<T:Copy> Cell<T> {
 235     /// Returns a copy of the contained value.
 236     ///
 237     /// # Examples
 238     ///
 239     /// ```
 240     /// use std::cell::Cell;
 241     ///
 242     /// let c = Cell::new(5);
 243     ///
 244     /// let five = c.get();
 245     /// ```
 246     #[inline]
 247     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 248     pub fn get(&self) -> T {
 249         unsafe{ *self.value.get() }
 250     }
 251
 252     /// Updates the contained value using a function and returns the new value.
 253     ///
 254     /// # Examples
 255     ///
 256     /// ```
 257     /// #![feature(cell_update)]
 258     ///
 259     /// use std::cell::Cell;
 260     ///
 261     /// let c = Cell::new(5);
 262     /// let new = c.update(|x| x + 1);
 263     ///
 264     /// assert_eq!(new, 6);
 265     /// assert_eq!(c.get(), 6);
 266     /// ```
 267     #[inline]
 268     #[unstable(feature = "cell_update", issue = "50186")]
 269     pub fn update<F>(&self, f: F) -> T
 270     where
 271         F: FnOnce(T) -> T,
 272     {
 273         let old = self.get();
 274         let new = f(old);
 275         self.set(new);
 276         new
 277     }
 278 }
 279
 280 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 281 unsafe impl<T: ?Sized> Send for Cell<T> where T: Send {}
 282
 283 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 284 impl<T: ?Sized> !Sync for Cell<T> {}
 285
 286 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 287 impl<T:Copy> Clone for Cell<T> {
 288     #[inline]
 289     fn clone(&self) -> Cell<T> {
 290         Cell::new(self.get())
 291     }
 292 }
 293
 294 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 295 impl<T:Default> Default for Cell<T> {
 296     /// Creates a `Cell<T>`, with the `Default` value for T.
 297     #[inline]
 298     fn default() -> Cell<T> {
 299         Cell::new(Default::default())
 300     }
 301 }
 302
 303 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 304 impl<T:PartialEq + Copy> PartialEq for Cell<T> {
 305     #[inline]
 306     fn eq(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
 307         self.get() == other.get()
 308     }
 309 }
 310
 311 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
 312 impl<T:Eq + Copy> Eq for Cell<T> {}
 313
 314 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
 315 impl<T:PartialOrd + Copy> PartialOrd for Cell<T> {
 316     #[inline]
 317     fn partial_cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Option<Ordering> {
 318         self.get().partial_cmp(&other.get())
 319     }
 320
 321     #[inline]
 322     fn lt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
 323         self.get() < other.get()
 324     }
 325
 326     #[inline]
 327     fn le(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
 328         self.get() <= other.get()
 329     }
 330
 331     #[inline]
 332     fn gt(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
 333         self.get() > other.get()
 334     }
 335
 336     #[inline]
 337     fn ge(&self, other: &Cell<T>) -> bool {
 338         self.get() >= other.get()
 339     }
 340 }
 341
 342 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
 343 impl<T:Ord + Copy> Ord for Cell<T> {
 344     #[inline]
 345     fn cmp(&self, other: &Cell<T>) -> Ordering {
 346         self.get().cmp(&other.get())
 347     }
 348 }
 349
 350 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
 351 impl<T> From<T> for Cell<T> {
 352     fn from(t: T) -> Cell<T> {
 353         Cell::new(t)
 354     }
 355 }
 356
 357 impl<T> Cell<T> {
 358     /// Creates a new `Cell` containing the given value.
 359     ///
 360     /// # Examples
 361     ///
 362     /// ```
 363     /// use std::cell::Cell;
 364     ///
 365     /// let c = Cell::new(5);
 366     /// ```
 367     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 368     #[inline]
 369     pub const fn new(value: T) -> Cell<T> {
 370         Cell {
 371             value: UnsafeCell::new(value),
 372         }
 373     }
 374
 375     /// Sets the contained value.
 376     ///
 377     /// # Examples
 378     ///
 379     /// ```
 380     /// use std::cell::Cell;
 381     ///
 382     /// let c = Cell::new(5);
 383     ///
 384     /// c.set(10);
 385     /// ```
 386     #[inline]
 387     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 388     pub fn set(&self, val: T) {
 389         let old = self.replace(val);
 390         drop(old);
 391     }
 392
 393     /// Swaps the values of two Cells.
 394     /// Difference with `std::mem::swap` is that this function doesn't require `&mut` reference.
 395     ///
 396     /// # Examples
 397     ///
 398     /// ```
 399     /// use std::cell::Cell;
 400     ///
 401     /// let c1 = Cell::new(5i32);
 402     /// let c2 = Cell::new(10i32);
 403     /// c1.swap(&c2);
 404     /// assert_eq!(10, c1.get());
 405     /// assert_eq!(5, c2.get());
 406     /// ```
 407     #[inline]
 408     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
 409     pub fn swap(&self, other: &Self) {
 410         if ptr::eq(self, other) {
 411             return;
 412         }
 413         unsafe {
 414             ptr::swap(self.value.get(), other.value.get());
 415         }
 416     }
 417
 418     /// Replaces the contained value, and returns it.
 419     ///
 420     /// # Examples
 421     ///
 422     /// ```
 423     /// use std::cell::Cell;
 424     ///
 425     /// let cell = Cell::new(5);
 426     /// assert_eq!(cell.get(), 5);
 427     /// assert_eq!(cell.replace(10), 5);
 428     /// assert_eq!(cell.get(), 10);
 429     /// ```
 430     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
 431     pub fn replace(&self, val: T) -> T {
 432         mem::replace(unsafe { &mut *self.value.get() }, val)
 433     }
 434
 435     /// Unwraps the value.
 436     ///
 437     /// # Examples
 438     ///
 439     /// ```
 440     /// use std::cell::Cell;
 441     ///
 442     /// let c = Cell::new(5);
 443     /// let five = c.into_inner();
 444     ///
 445     /// assert_eq!(five, 5);
 446     /// ```
 447     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
 448     pub fn into_inner(self) -> T {
 449         self.value.into_inner()
 450     }
 451 }
 452
 453 impl<T: ?Sized> Cell<T> {
 454     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
 455     ///
 456     /// # Examples
 457     ///
 458     /// ```
 459     /// use std::cell::Cell;
 460     ///
 461     /// let c = Cell::new(5);
 462     ///
 463     /// let ptr = c.as_ptr();
 464     /// ```
 465     #[inline]
 466     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
 467     pub const fn as_ptr(&self) -> *mut T {
 468         self.value.get()
 469     }
 470
 471     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
 472     ///
 473     /// This call borrows `Cell` mutably (at compile-time) which guarantees
 474     /// that we possess the only reference.
 475     ///
 476     /// # Examples
 477     ///
 478     /// ```
 479     /// use std::cell::Cell;
 480     ///
 481     /// let mut c = Cell::new(5);
 482     /// *c.get_mut() += 1;
 483     ///
 484     /// assert_eq!(c.get(), 6);
 485     /// ```
 486     #[inline]
 487     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
 488     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
 489         unsafe {
 490             &mut *self.value.get()
 491         }
 492     }
 493
 494     /// Returns a `&Cell<T>` from a `&mut T`
 495     ///
 496     /// # Examples
 497     ///
 498     /// ```
 499     /// #![feature(as_cell)]
 500     /// use std::cell::Cell;
 501     ///
 502     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
 503     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
 504     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
 505     ///
 506     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
 507     /// ```
 508     #[inline]
 509     #[unstable(feature = "as_cell", issue="43038")]
 510     pub fn from_mut(t: &mut T) -> &Cell<T> {
 511         unsafe {
 512             &*(t as *mut T as *const Cell<T>)
 513         }
 514     }
 515 }
 516
 517 impl<T: Default> Cell<T> {
 518     /// Takes the value of the cell, leaving `Default::default()` in its place.
 519     ///
 520     /// # Examples
 521     ///
 522     /// ```
 523     /// use std::cell::Cell;
 524     ///
 525     /// let c = Cell::new(5);
 526     /// let five = c.take();
 527     ///
 528     /// assert_eq!(five, 5);
 529     /// assert_eq!(c.into_inner(), 0);
 530     /// ```
 531     #[stable(feature = "move_cell", since = "1.17.0")]
 532     pub fn take(&self) -> T {
 533         self.replace(Default::default())
 534     }
 535 }
 536
 537 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
 538 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<Cell<U>> for Cell<T> {}
 539
 540 impl<T> Cell<[T]> {
 541     /// Returns a `&[Cell<T>]` from a `&Cell<[T]>`
 542     ///
 543     /// # Examples
 544     ///
 545     /// ```
 546     /// #![feature(as_cell)]
 547     /// use std::cell::Cell;
 548     ///
 549     /// let slice: &mut [i32] = &mut [1, 2, 3];
 550     /// let cell_slice: &Cell<[i32]> = Cell::from_mut(slice);
 551     /// let slice_cell: &[Cell<i32>] = cell_slice.as_slice_of_cells();
 552     ///
 553     /// assert_eq!(slice_cell.len(), 3);
 554     /// ```
 555     #[unstable(feature = "as_cell", issue="43038")]
 556     pub fn as_slice_of_cells(&self) -> &[Cell<T>] {
 557         unsafe {
 558             &*(self as *const Cell<[T]> as *const [Cell<T>])
 559         }
 560     }
 561 }
 562
 563 /// A mutable memory location with dynamically checked borrow rules
 564 ///
 565 /// See the [module-level documentation](index.html) for more.
 566 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 567 pub struct RefCell<T: ?Sized> {
 568     borrow: Cell<BorrowFlag>,
 569     value: UnsafeCell<T>,
 570 }
 571
 572 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow`](struct.RefCell.html#method.try_borrow).
 573 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 574 pub struct BorrowError {
 575     _private: (),
 576 }
 577
 578 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 579 impl Debug for BorrowError {
 580     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 581         f.debug_struct("BorrowError").finish()
 582     }
 583 }
 584
 585 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 586 impl Display for BorrowError {
 587     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 588         Display::fmt("already mutably borrowed", f)
 589     }
 590 }
 591
 592 /// An error returned by [`RefCell::try_borrow_mut`](struct.RefCell.html#method.try_borrow_mut).
 593 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 594 pub struct BorrowMutError {
 595     _private: (),
 596 }
 597
 598 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 599 impl Debug for BorrowMutError {
 600     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 601         f.debug_struct("BorrowMutError").finish()
 602     }
 603 }
 604
 605 #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 606 impl Display for BorrowMutError {
 607     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 608         Display::fmt("already borrowed", f)
 609     }
 610 }
 611
 612 // Positive values represent the number of `Ref` active. Negative values
 613 // represent the number of `RefMut` active. Multiple `RefMut`s can only be
 614 // active at a time if they refer to distinct, nonoverlapping components of a
 615 // `RefCell` (e.g., different ranges of a slice).
 616 //
 617 // `Ref` and `RefMut` are both two words in size, and so there will likely never
 618 // be enough `Ref`s or `RefMut`s in existence to overflow half of the `usize`
 619 // range. Thus, a `BorrowFlag` will probably never overflow or underflow.
 620 // However, this is not a guarantee, as a pathological program could repeatedly
 621 // create and then mem::forget `Ref`s or `RefMut`s. Thus, all code must
 622 // explicitly check for overflow and underflow in order to avoid unsafety, or at
 623 // least behave correctly in the event that overflow or underflow happens (e.g.,
 624 // see BorrowRef::new).
 625 type BorrowFlag = isize;
 626 const UNUSED: BorrowFlag = 0;
 627
 628 #[inline(always)]
 629 fn is_writing(x: BorrowFlag) -> bool {
 630     x < UNUSED
 631 }
 632
 633 #[inline(always)]
 634 fn is_reading(x: BorrowFlag) -> bool {
 635     x > UNUSED
 636 }
 637
 638 impl<T> RefCell<T> {
 639     /// Creates a new `RefCell` containing `value`.
 640     ///
 641     /// # Examples
 642     ///
 643     /// ```
 644     /// use std::cell::RefCell;
 645     ///
 646     /// let c = RefCell::new(5);
 647     /// ```
 648     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 649     #[inline]
 650     pub const fn new(value: T) -> RefCell<T> {
 651         RefCell {
 652             value: UnsafeCell::new(value),
 653             borrow: Cell::new(UNUSED),
 654         }
 655     }
 656
 657     /// Consumes the `RefCell`, returning the wrapped value.
 658     ///
 659     /// # Examples
 660     ///
 661     /// ```
 662     /// use std::cell::RefCell;
 663     ///
 664     /// let c = RefCell::new(5);
 665     ///
 666     /// let five = c.into_inner();
 667     /// ```
 668     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 669     #[inline]
 670     pub fn into_inner(self) -> T {
 671         // Since this function takes `self` (the `RefCell`) by value, the
 672         // compiler statically verifies that it is not currently borrowed.
 673         // Therefore the following assertion is just a `debug_assert!`.
 674         debug_assert!(self.borrow.get() == UNUSED);
 675         self.value.into_inner()
 676     }
 677
 678     /// Replaces the wrapped value with a new one, returning the old value,
 679     /// without deinitializing either one.
 680     ///
 681     /// This function corresponds to [`std::mem::replace`](../mem/fn.replace.html).
 682     ///
 683     /// # Panics
 684     ///
 685     /// Panics if the value is currently borrowed.
 686     ///
 687     /// # Examples
 688     ///
 689     /// ```
 690     /// use std::cell::RefCell;
 691     /// let cell = RefCell::new(5);
 692     /// let old_value = cell.replace(6);
 693     /// assert_eq!(old_value, 5);
 694     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
 695     /// ```
 696     #[inline]
 697     #[stable(feature = "refcell_replace", since="1.24.0")]
 698     pub fn replace(&self, t: T) -> T {
 699         mem::replace(&mut *self.borrow_mut(), t)
 700     }
 701
 702     /// Replaces the wrapped value with a new one computed from `f`, returning
 703     /// the old value, without deinitializing either one.
 704     ///
 705     /// This function corresponds to [`std::mem::replace`](../mem/fn.replace.html).
 706     ///
 707     /// # Panics
 708     ///
 709     /// Panics if the value is currently borrowed.
 710     ///
 711     /// # Examples
 712     ///
 713     /// ```
 714     /// #![feature(refcell_replace_swap)]
 715     /// use std::cell::RefCell;
 716     /// let cell = RefCell::new(5);
 717     /// let old_value = cell.replace_with(|&mut old| old + 1);
 718     /// assert_eq!(old_value, 5);
 719     /// assert_eq!(cell, RefCell::new(6));
 720     /// ```
 721     #[inline]
 722     #[unstable(feature = "refcell_replace_swap", issue="43570")]
 723     pub fn replace_with<F: FnOnce(&mut T) -> T>(&self, f: F) -> T {
 724         let mut_borrow = &mut *self.borrow_mut();
 725         let replacement = f(mut_borrow);
 726         mem::replace(mut_borrow, replacement)
 727     }
 728
 729     /// Swaps the wrapped value of `self` with the wrapped value of `other`,
 730     /// without deinitializing either one.
 731     ///
 732     /// This function corresponds to [`std::mem::swap`](../mem/fn.swap.html).
 733     ///
 734     /// # Panics
 735     ///
 736     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
 737     ///
 738     /// # Examples
 739     ///
 740     /// ```
 741     /// use std::cell::RefCell;
 742     /// let c = RefCell::new(5);
 743     /// let d = RefCell::new(6);
 744     /// c.swap(&d);
 745     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
 746     /// assert_eq!(d, RefCell::new(5));
 747     /// ```
 748     #[inline]
 749     #[stable(feature = "refcell_swap", since="1.24.0")]
 750     pub fn swap(&self, other: &Self) {
 751         mem::swap(&mut *self.borrow_mut(), &mut *other.borrow_mut())
 752     }
 753 }
 754
 755 impl<T: ?Sized> RefCell<T> {
 756     /// Immutably borrows the wrapped value.
 757     ///
 758     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple
 759     /// immutable borrows can be taken out at the same time.
 760     ///
 761     /// # Panics
 762     ///
 763     /// Panics if the value is currently mutably borrowed. For a non-panicking variant, use
 764     /// [`try_borrow`](#method.try_borrow).
 765     ///
 766     /// # Examples
 767     ///
 768     /// ```
 769     /// use std::cell::RefCell;
 770     ///
 771     /// let c = RefCell::new(5);
 772     ///
 773     /// let borrowed_five = c.borrow();
 774     /// let borrowed_five2 = c.borrow();
 775     /// ```
 776     ///
 777     /// An example of panic:
 778     ///
 779     /// ```
 780     /// use std::cell::RefCell;
 781     /// use std::thread;
 782     ///
 783     /// let result = thread::spawn(move || {
 784     ///    let c = RefCell::new(5);
 785     ///    let m = c.borrow_mut();
 786     ///
 787     ///    let b = c.borrow(); // this causes a panic
 788     /// }).join();
 789     ///
 790     /// assert!(result.is_err());
 791     /// ```
 792     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 793     #[inline]
 794     pub fn borrow(&self) -> Ref<T> {
 795         self.try_borrow().expect("already mutably borrowed")
 796     }
 797
 798     /// Immutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently mutably
 799     /// borrowed.
 800     ///
 801     /// The borrow lasts until the returned `Ref` exits scope. Multiple immutable borrows can be
 802     /// taken out at the same time.
 803     ///
 804     /// This is the non-panicking variant of [`borrow`](#method.borrow).
 805     ///
 806     /// # Examples
 807     ///
 808     /// ```
 809     /// use std::cell::RefCell;
 810     ///
 811     /// let c = RefCell::new(5);
 812     ///
 813     /// {
 814     ///     let m = c.borrow_mut();
 815     ///     assert!(c.try_borrow().is_err());
 816     /// }
 817     ///
 818     /// {
 819     ///     let m = c.borrow();
 820     ///     assert!(c.try_borrow().is_ok());
 821     /// }
 822     /// ```
 823     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 824     #[inline]
 825     pub fn try_borrow(&self) -> Result<Ref<T>, BorrowError> {
 826         match BorrowRef::new(&self.borrow) {
 827             Some(b) => Ok(Ref {
 828                 value: unsafe { &*self.value.get() },
 829                 borrow: b,
 830             }),
 831             None => Err(BorrowError { _private: () }),
 832         }
 833     }
 834
 835     /// Mutably borrows the wrapped value.
 836     ///
 837     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
 838     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
 839     /// active.
 840     ///
 841     /// # Panics
 842     ///
 843     /// Panics if the value is currently borrowed. For a non-panicking variant, use
 844     /// [`try_borrow_mut`](#method.try_borrow_mut).
 845     ///
 846     /// # Examples
 847     ///
 848     /// ```
 849     /// use std::cell::RefCell;
 850     ///
 851     /// let c = RefCell::new(5);
 852     ///
 853     /// *c.borrow_mut() = 7;
 854     ///
 855     /// assert_eq!(*c.borrow(), 7);
 856     /// ```
 857     ///
 858     /// An example of panic:
 859     ///
 860     /// ```
 861     /// use std::cell::RefCell;
 862     /// use std::thread;
 863     ///
 864     /// let result = thread::spawn(move || {
 865     ///    let c = RefCell::new(5);
 866     ///    let m = c.borrow();
 867     ///
 868     ///    let b = c.borrow_mut(); // this causes a panic
 869     /// }).join();
 870     ///
 871     /// assert!(result.is_err());
 872     /// ```
 873     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 874     #[inline]
 875     pub fn borrow_mut(&self) -> RefMut<T> {
 876         self.try_borrow_mut().expect("already borrowed")
 877     }
 878
 879     /// Mutably borrows the wrapped value, returning an error if the value is currently borrowed.
 880     ///
 881     /// The borrow lasts until the returned `RefMut` or all `RefMut`s derived
 882     /// from it exit scope. The value cannot be borrowed while this borrow is
 883     /// active.
 884     ///
 885     /// This is the non-panicking variant of [`borrow_mut`](#method.borrow_mut).
 886     ///
 887     /// # Examples
 888     ///
 889     /// ```
 890     /// use std::cell::RefCell;
 891     ///
 892     /// let c = RefCell::new(5);
 893     ///
 894     /// {
 895     ///     let m = c.borrow();
 896     ///     assert!(c.try_borrow_mut().is_err());
 897     /// }
 898     ///
 899     /// assert!(c.try_borrow_mut().is_ok());
 900     /// ```
 901     #[stable(feature = "try_borrow", since = "1.13.0")]
 902     #[inline]
 903     pub fn try_borrow_mut(&self) -> Result<RefMut<T>, BorrowMutError> {
 904         match BorrowRefMut::new(&self.borrow) {
 905             Some(b) => Ok(RefMut {
 906                 value: unsafe { &mut *self.value.get() },
 907                 borrow: b,
 908             }),
 909             None => Err(BorrowMutError { _private: () }),
 910         }
 911     }
 912
 913     /// Returns a raw pointer to the underlying data in this cell.
 914     ///
 915     /// # Examples
 916     ///
 917     /// ```
 918     /// use std::cell::RefCell;
 919     ///
 920     /// let c = RefCell::new(5);
 921     ///
 922     /// let ptr = c.as_ptr();
 923     /// ```
 924     #[inline]
 925     #[stable(feature = "cell_as_ptr", since = "1.12.0")]
 926     pub fn as_ptr(&self) -> *mut T {
 927         self.value.get()
 928     }
 929
 930     /// Returns a mutable reference to the underlying data.
 931     ///
 932     /// This call borrows `RefCell` mutably (at compile-time) so there is no
 933     /// need for dynamic checks.
 934     ///
 935     /// However be cautious: this method expects `self` to be mutable, which is
 936     /// generally not the case when using a `RefCell`. Take a look at the
 937     /// [`borrow_mut`] method instead if `self` isn't mutable.
 938     ///
 939     /// Also, please be aware that this method is only for special circumstances and is usually
 940     /// not what you want. In case of doubt, use [`borrow_mut`] instead.
 941     ///
 942     /// [`borrow_mut`]: #method.borrow_mut
 943     ///
 944     /// # Examples
 945     ///
 946     /// ```
 947     /// use std::cell::RefCell;
 948     ///
 949     /// let mut c = RefCell::new(5);
 950     /// *c.get_mut() += 1;
 951     ///
 952     /// assert_eq!(c, RefCell::new(6));
 953     /// ```
 954     #[inline]
 955     #[stable(feature = "cell_get_mut", since = "1.11.0")]
 956     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
 957         unsafe {
 958             &mut *self.value.get()
 959         }
 960     }
 961 }
 962
 963 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 964 unsafe impl<T: ?Sized> Send for RefCell<T> where T: Send {}
 965
 966 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 967 impl<T: ?Sized> !Sync for RefCell<T> {}
 968
 969 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 970 impl<T: Clone> Clone for RefCell<T> {
 971     /// # Panics
 972     ///
 973     /// Panics if the value is currently mutably borrowed.
 974     #[inline]
 975     fn clone(&self) -> RefCell<T> {
 976         RefCell::new(self.borrow().clone())
 977     }
 978 }
 979
 980 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 981 impl<T:Default> Default for RefCell<T> {
 982     /// Creates a `RefCell<T>`, with the `Default` value for T.
 983     #[inline]
 984     fn default() -> RefCell<T> {
 985         RefCell::new(Default::default())
 986     }
 987 }
 988
 989 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 990 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for RefCell<T> {
 991     /// # Panics
 992     ///
 993     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
 994     #[inline]
 995     fn eq(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
 996         *self.borrow() == *other.borrow()
 997     }
 998 }
 999
1000 #[stable(feature = "cell_eq", since = "1.2.0")]
1001 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for RefCell<T> {}
1002
1003 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1004 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for RefCell<T> {
1005     /// # Panics
1006     ///
1007     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1008     #[inline]
1009     fn partial_cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Option<Ordering> {
1010         self.borrow().partial_cmp(&*other.borrow())
1011     }
1012
1013     /// # Panics
1014     ///
1015     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1016     #[inline]
1017     fn lt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1018         *self.borrow() < *other.borrow()
1019     }
1020
1021     /// # Panics
1022     ///
1023     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1024     #[inline]
1025     fn le(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1026         *self.borrow() <= *other.borrow()
1027     }
1028
1029     /// # Panics
1030     ///
1031     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1032     #[inline]
1033     fn gt(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1034         *self.borrow() > *other.borrow()
1035     }
1036
1037     /// # Panics
1038     ///
1039     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1040     #[inline]
1041     fn ge(&self, other: &RefCell<T>) -> bool {
1042         *self.borrow() >= *other.borrow()
1043     }
1044 }
1045
1046 #[stable(feature = "cell_ord", since = "1.10.0")]
1047 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for RefCell<T> {
1048     /// # Panics
1049     ///
1050     /// Panics if the value in either `RefCell` is currently borrowed.
1051     #[inline]
1052     fn cmp(&self, other: &RefCell<T>) -> Ordering {
1053         self.borrow().cmp(&*other.borrow())
1054     }
1055 }
1056
1057 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1058 impl<T> From<T> for RefCell<T> {
1059     fn from(t: T) -> RefCell<T> {
1060         RefCell::new(t)
1061     }
1062 }
1063
1064 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1065 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<RefCell<U>> for RefCell<T> {}
1066
1067 struct BorrowRef<'b> {
1068     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1069 }
1070
1071 impl<'b> BorrowRef<'b> {
1072     #[inline]
1073     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRef<'b>> {
1074         let b = borrow.get();
1075         if is_writing(b) || b == isize::max_value() {
1076             // If there's currently a writing borrow, or if incrementing the
1077             // refcount would overflow into a writing borrow.
1078             None
1079         } else {
1080             borrow.set(b + 1);
1081             Some(BorrowRef { borrow })
1082         }
1083     }
1084 }
1085
1086 impl Drop for BorrowRef<'_> {
1087     #[inline]
1088     fn drop(&mut self) {
1089         let borrow = self.borrow.get();
1090         debug_assert!(is_reading(borrow));
1091         self.borrow.set(borrow - 1);
1092     }
1093 }
1094
1095 impl Clone for BorrowRef<'_> {
1096     #[inline]
1097     fn clone(&self) -> Self {
1098         // Since this Ref exists, we know the borrow flag
1099         // is a reading borrow.
1100         let borrow = self.borrow.get();
1101         debug_assert!(is_reading(borrow));
1102         // Prevent the borrow counter from overflowing into
1103         // a writing borrow.
1104         assert!(borrow != isize::max_value());
1105         self.borrow.set(borrow + 1);
1106         BorrowRef { borrow: self.borrow }
1107     }
1108 }
1109
1110 /// Wraps a borrowed reference to a value in a `RefCell` box.
1111 /// A wrapper type for an immutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1112 ///
1113 /// See the [module-level documentation](index.html) for more.
1114 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1115 pub struct Ref<'b, T: ?Sized + 'b> {
1116     value: &'b T,
1117     borrow: BorrowRef<'b>,
1118 }
1119
1120 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1121 impl<T: ?Sized> Deref for Ref<'_, T> {
1122     type Target = T;
1123
1124     #[inline]
1125     fn deref(&self) -> &T {
1126         self.value
1127     }
1128 }
1129
1130 impl<'b, T: ?Sized> Ref<'b, T> {
1131     /// Copies a `Ref`.
1132     ///
1133     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1134     ///
1135     /// This is an associated function that needs to be used as
1136     /// `Ref::clone(...)`.  A `Clone` implementation or a method would interfere
1137     /// with the widespread use of `r.borrow().clone()` to clone the contents of
1138     /// a `RefCell`.
1139     #[stable(feature = "cell_extras", since = "1.15.0")]
1140     #[inline]
1141     pub fn clone(orig: &Ref<'b, T>) -> Ref<'b, T> {
1142         Ref {
1143             value: orig.value,
1144             borrow: orig.borrow.clone(),
1145         }
1146     }
1147
1148     /// Make a new `Ref` for a component of the borrowed data.
1149     ///
1150     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1151     ///
1152     /// This is an associated function that needs to be used as `Ref::map(...)`.
1153     /// A method would interfere with methods of the same name on the contents
1154     /// of a `RefCell` used through `Deref`.
1155     ///
1156     /// # Examples
1157     ///
1158     /// ```
1159     /// use std::cell::{RefCell, Ref};
1160     ///
1161     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1162     /// let b1: Ref<(u32, char)> = c.borrow();
1163     /// let b2: Ref<u32> = Ref::map(b1, |t| &t.0);
1164     /// assert_eq!(*b2, 5)
1165     /// ```
1166     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1167     #[inline]
1168     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> Ref<'b, U>
1169         where F: FnOnce(&T) -> &U
1170     {
1171         Ref {
1172             value: f(orig.value),
1173             borrow: orig.borrow,
1174         }
1175     }
1176
1177     /// Split a `Ref` into multiple `Ref`s for different components of the
1178     /// borrowed data.
1179     ///
1180     /// The `RefCell` is already immutably borrowed, so this cannot fail.
1181     ///
1182     /// This is an associated function that needs to be used as
1183     /// `Ref::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the same
1184     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1185     ///
1186     /// # Examples
1187     ///
1188     /// ```
1189     /// #![feature(refcell_map_split)]
1190     /// use std::cell::{Ref, RefCell};
1191     ///
1192     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1193     /// let borrow = cell.borrow();
1194     /// let (begin, end) = Ref::map_split(borrow, |slice| slice.split_at(2));
1195     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1196     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1197     /// ```
1198     #[unstable(feature = "refcell_map_split", issue = "51476")]
1199     #[inline]
1200     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(orig: Ref<'b, T>, f: F) -> (Ref<'b, U>, Ref<'b, V>)
1201         where F: FnOnce(&T) -> (&U, &V)
1202     {
1203         let (a, b) = f(orig.value);
1204         let borrow = orig.borrow.clone();
1205         (Ref { value: a, borrow }, Ref { value: b, borrow: orig.borrow })
1206     }
1207 }
1208
1209 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1210 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Ref<'b, U>> for Ref<'b, T> {}
1211
1212 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1213 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Ref<'_, T> {
1214     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1215         self.value.fmt(f)
1216     }
1217 }
1218
1219 impl<'b, T: ?Sized> RefMut<'b, T> {
1220     /// Make a new `RefMut` for a component of the borrowed data, e.g., an enum
1221     /// variant.
1222     ///
1223     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1224     ///
1225     /// This is an associated function that needs to be used as
1226     /// `RefMut::map(...)`.  A method would interfere with methods of the same
1227     /// name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1228     ///
1229     /// # Examples
1230     ///
1231     /// ```
1232     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1233     ///
1234     /// let c = RefCell::new((5, 'b'));
1235     /// {
1236     ///     let b1: RefMut<(u32, char)> = c.borrow_mut();
1237     ///     let mut b2: RefMut<u32> = RefMut::map(b1, |t| &mut t.0);
1238     ///     assert_eq!(*b2, 5);
1239     ///     *b2 = 42;
1240     /// }
1241     /// assert_eq!(*c.borrow(), (42, 'b'));
1242     /// ```
1243     #[stable(feature = "cell_map", since = "1.8.0")]
1244     #[inline]
1245     pub fn map<U: ?Sized, F>(orig: RefMut<'b, T>, f: F) -> RefMut<'b, U>
1246         where F: FnOnce(&mut T) -> &mut U
1247     {
1248         // FIXME(nll-rfc#40): fix borrow-check
1249         let RefMut { value, borrow } = orig;
1250         RefMut {
1251             value: f(value),
1252             borrow,
1253         }
1254     }
1255
1256     /// Split a `RefMut` into multiple `RefMut`s for different components of the
1257     /// borrowed data.
1258     ///
1259     /// The underlying `RefCell` will remain mutably borrowed until both
1260     /// returned `RefMut`s go out of scope.
1261     ///
1262     /// The `RefCell` is already mutably borrowed, so this cannot fail.
1263     ///
1264     /// This is an associated function that needs to be used as
1265     /// `RefMut::map_split(...)`. A method would interfere with methods of the
1266     /// same name on the contents of a `RefCell` used through `Deref`.
1267     ///
1268     /// # Examples
1269     ///
1270     /// ```
1271     /// #![feature(refcell_map_split)]
1272     /// use std::cell::{RefCell, RefMut};
1273     ///
1274     /// let cell = RefCell::new([1, 2, 3, 4]);
1275     /// let borrow = cell.borrow_mut();
1276     /// let (mut begin, mut end) = RefMut::map_split(borrow, |slice| slice.split_at_mut(2));
1277     /// assert_eq!(*begin, [1, 2]);
1278     /// assert_eq!(*end, [3, 4]);
1279     /// begin.copy_from_slice(&[4, 3]);
1280     /// end.copy_from_slice(&[2, 1]);
1281     /// ```
1282     #[unstable(feature = "refcell_map_split", issue = "51476")]
1283     #[inline]
1284     pub fn map_split<U: ?Sized, V: ?Sized, F>(
1285         orig: RefMut<'b, T>, f: F
1286     ) -> (RefMut<'b, U>, RefMut<'b, V>)
1287         where F: FnOnce(&mut T) -> (&mut U, &mut V)
1288     {
1289         let (a, b) = f(orig.value);
1290         let borrow = orig.borrow.clone();
1291         (RefMut { value: a, borrow }, RefMut { value: b, borrow: orig.borrow })
1292     }
1293 }
1294
1295 struct BorrowRefMut<'b> {
1296     borrow: &'b Cell<BorrowFlag>,
1297 }
1298
1299 impl Drop for BorrowRefMut<'_> {
1300     #[inline]
1301     fn drop(&mut self) {
1302         let borrow = self.borrow.get();
1303         debug_assert!(is_writing(borrow));
1304         self.borrow.set(borrow + 1);
1305     }
1306 }
1307
1308 impl<'b> BorrowRefMut<'b> {
1309     #[inline]
1310     fn new(borrow: &'b Cell<BorrowFlag>) -> Option<BorrowRefMut<'b>> {
1311         // NOTE: Unlike BorrowRefMut::clone, new is called to create the initial
1312         // mutable reference, and so there must currently be no existing
1313         // references. Thus, while clone increments the mutable refcount, here
1314         // we explicitly only allow going from UNUSED to UNUSED - 1.
1315         match borrow.get() {
1316             UNUSED => {
1317                 borrow.set(UNUSED - 1);
1318                 Some(BorrowRefMut { borrow })
1319             },
1320             _ => None,
1321         }
1322     }
1323
1324     // Clone a `BorrowRefMut`.
1325     //
1326     // This is only valid if each `BorrowRefMut` is used to track a mutable
1327     // reference to a distinct, nonoverlapping range of the original object.
1328     // This isn't in a Clone impl so that code doesn't call this implicitly.
1329     #[inline]
1330     fn clone(&self) -> BorrowRefMut<'b> {
1331         let borrow = self.borrow.get();
1332         debug_assert!(is_writing(borrow));
1333         // Prevent the borrow counter from underflowing.
1334         assert!(borrow != isize::min_value());
1335         self.borrow.set(borrow - 1);
1336         BorrowRefMut { borrow: self.borrow }
1337     }
1338 }
1339
1340 /// A wrapper type for a mutably borrowed value from a `RefCell<T>`.
1341 ///
1342 /// See the [module-level documentation](index.html) for more.
1343 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1344 pub struct RefMut<'b, T: ?Sized + 'b> {
1345     value: &'b mut T,
1346     borrow: BorrowRefMut<'b>,
1347 }
1348
1349 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1350 impl<T: ?Sized> Deref for RefMut<'_, T> {
1351     type Target = T;
1352
1353     #[inline]
1354     fn deref(&self) -> &T {
1355         self.value
1356     }
1357 }
1358
1359 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1360 impl<T: ?Sized> DerefMut for RefMut<'_, T> {
1361     #[inline]
1362     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1363         self.value
1364     }
1365 }
1366
1367 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1368 impl<'b, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<RefMut<'b, U>> for RefMut<'b, T> {}
1369
1370 #[stable(feature = "std_guard_impls", since = "1.20.0")]
1371 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for RefMut<'_, T> {
1372     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1373         self.value.fmt(f)
1374     }
1375 }
1376
1377 /// The core primitive for interior mutability in Rust.
1378 ///
1379 /// `UnsafeCell<T>` is a type that wraps some `T` and indicates unsafe interior operations on the
1380 /// wrapped type. Types with an `UnsafeCell<T>` field are considered to have an 'unsafe interior'.
1381 /// The `UnsafeCell<T>` type is the only legal way to obtain aliasable data that is considered
1382 /// mutable. In general, transmuting an `&T` type into an `&mut T` is considered undefined behavior.
1383 ///
1384 /// If you have a reference `&SomeStruct`, then normally in Rust all fields of `SomeStruct` are
1385 /// immutable. The compiler makes optimizations based on the knowledge that `&T` is not mutably
1386 /// aliased or mutated, and that `&mut T` is unique. `UnsafeCell<T>` is the only core language
1387 /// feature to work around this restriction. All other types that allow internal mutability, such as
1388 /// `Cell<T>` and `RefCell<T>`, use `UnsafeCell` to wrap their internal data.
1389 ///
1390 /// The `UnsafeCell` API itself is technically very simple: it gives you a raw pointer `*mut T` to
1391 /// its contents. It is up to _you_ as the abstraction designer to use that raw pointer correctly.
1392 ///
1393 /// The precise Rust aliasing rules are somewhat in flux, but the main points are not contentious:
1394 ///
1395 /// - If you create a safe reference with lifetime `'a` (either a `&T` or `&mut T`
1396 /// reference) that is accessible by safe code (for example, because you returned it),
1397 /// then you must not access the data in any way that contradicts that reference for the
1398 /// remainder of `'a`. For example, this means that if you take the `*mut T` from an
1399 /// `UnsafeCell<T>` and cast it to an `&T`, then the data in `T` must remain immutable
1400 /// (modulo any `UnsafeCell` data found within `T`, of course) until that reference's
1401 /// lifetime expires. Similarly, if you create a `&mut T` reference that is released to
1402 /// safe code, then you must not access the data within the `UnsafeCell` until that
1403 /// reference expires.
1404 ///
1405 /// - At all times, you must avoid data races. If multiple threads have access to
1406 /// the same `UnsafeCell`, then any writes must have a proper happens-before relation to all other
1407 /// accesses (or use atomics).
1408 ///
1409 /// To assist with proper design, the following scenarios are explicitly declared legal
1410 /// for single-threaded code:
1411 ///
1412 /// 1. A `&T` reference can be released to safe code and there it can co-exist with other `&T`
1413 /// references, but not with a `&mut T`
1414 ///
1415 /// 2. A `&mut T` reference may be released to safe code provided neither other `&mut T` nor `&T`
1416 /// co-exist with it. A `&mut T` must always be unique.
1417 ///
1418 /// Note that while mutating or mutably aliasing the contents of an `&UnsafeCell<T>` is
1419 /// okay (provided you enforce the invariants some other way), it is still undefined behavior
1420 /// to have multiple `&mut UnsafeCell<T>` aliases.
1421 ///
1422 /// # Examples
1423 ///
1424 /// ```
1425 /// use std::cell::UnsafeCell;
1426 /// use std::marker::Sync;
1427 ///
1428 /// # #[allow(dead_code)]
1429 /// struct NotThreadSafe<T> {
1430 ///     value: UnsafeCell<T>,
1431 /// }
1432 ///
1433 /// unsafe impl<T> Sync for NotThreadSafe<T> {}
1434 /// ```
1435 #[lang = "unsafe_cell"]
1436 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1437 #[repr(transparent)]
1438 pub struct UnsafeCell<T: ?Sized> {
1439     value: T,
1440 }
1441
1442 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1443 impl<T: ?Sized> !Sync for UnsafeCell<T> {}
1444
1445 impl<T> UnsafeCell<T> {
1446     /// Constructs a new instance of `UnsafeCell` which will wrap the specified
1447     /// value.
1448     ///
1449     /// All access to the inner value through methods is `unsafe`.
1450     ///
1451     /// # Examples
1452     ///
1453     /// ```
1454     /// use std::cell::UnsafeCell;
1455     ///
1456     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1457     /// ```
1458     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1459     #[inline]
1460     pub const fn new(value: T) -> UnsafeCell<T> {
1461         UnsafeCell { value }
1462     }
1463
1464     /// Unwraps the value.
1465     ///
1466     /// # Examples
1467     ///
1468     /// ```
1469     /// use std::cell::UnsafeCell;
1470     ///
1471     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1472     ///
1473     /// let five = uc.into_inner();
1474     /// ```
1475     #[inline]
1476     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1477     pub fn into_inner(self) -> T {
1478         self.value
1479     }
1480 }
1481
1482 impl<T: ?Sized> UnsafeCell<T> {
1483     /// Gets a mutable pointer to the wrapped value.
1484     ///
1485     /// This can be cast to a pointer of any kind.
1486     /// Ensure that the access is unique (no active references, mutable or not)
1487     /// when casting to `&mut T`, and ensure that there are no mutations
1488     /// or mutable aliases going on when casting to `&T`
1489     ///
1490     /// # Examples
1491     ///
1492     /// ```
1493     /// use std::cell::UnsafeCell;
1494     ///
1495     /// let uc = UnsafeCell::new(5);
1496     ///
1497     /// let five = uc.get();
1498     /// ```
1499     #[inline]
1500     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1501     pub const fn get(&self) -> *mut T {
1502         // We can just cast the pointer from `UnsafeCell<T>` to `T` because of
1503         // #[repr(transparent)]
1504         self as *const UnsafeCell<T> as *const T as *mut T
1505     }
1506 }
1507
1508 #[stable(feature = "unsafe_cell_default", since = "1.10.0")]
1509 impl<T: Default> Default for UnsafeCell<T> {
1510     /// Creates an `UnsafeCell`, with the `Default` value for T.
1511     fn default() -> UnsafeCell<T> {
1512         UnsafeCell::new(Default::default())
1513     }
1514 }
1515
1516 #[stable(feature = "cell_from", since = "1.12.0")]
1517 impl<T> From<T> for UnsafeCell<T> {
1518     fn from(t: T) -> UnsafeCell<T> {
1519         UnsafeCell::new(t)
1520     }
1521 }
1522
1523 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
1524 impl<T: CoerceUnsized<U>, U> CoerceUnsized<UnsafeCell<U>> for UnsafeCell<T> {}
1525
1526 #[allow(unused)]
1527 fn assert_coerce_unsized(a: UnsafeCell<&i32>, b: Cell<&i32>, c: RefCell<&i32>) {
1528     let _: UnsafeCell<&dyn Send> = a;
1529     let _: Cell<&dyn Send> = b;
1530     let _: RefCell<&dyn Send> = c;
1531 }