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Rollup merge of #65037 - anp:track-caller, r=oli-obk
[rust.git] / src / libcore / marker.rs
1 //! Primitive traits and types representing basic properties of types.
2 //!
3 //! Rust types can be classified in various useful ways according to
4 //! their intrinsic properties. These classifications are represented
5 //! as traits.
6
7 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
8
9 use crate::cell::UnsafeCell;
10 use crate::cmp;
11 use crate::hash::Hash;
12 use crate::hash::Hasher;
13
14 /// Types that can be transferred across thread boundaries.
15 ///
16 /// This trait is automatically implemented when the compiler determines it's
17 /// appropriate.
18 ///
19 /// An example of a non-`Send` type is the reference-counting pointer
20 /// [`rc::Rc`][`Rc`]. If two threads attempt to clone [`Rc`]s that point to the same
21 /// reference-counted value, they might try to update the reference count at the
22 /// same time, which is [undefined behavior][ub] because [`Rc`] doesn't use atomic
23 /// operations. Its cousin [`sync::Arc`][arc] does use atomic operations (incurring
24 /// some overhead) and thus is `Send`.
25 ///
26 /// See [the Nomicon](../../nomicon/send-and-sync.html) for more details.
27 ///
28 /// [`Rc`]: ../../std/rc/struct.Rc.html
29 /// [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
30 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
31 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
32 #[rustc_on_unimplemented(
33     message="`{Self}` cannot be sent between threads safely",
34     label="`{Self}` cannot be sent between threads safely"
35 )]
36 pub unsafe auto trait Send {
37     // empty.
38 }
39
40 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
41 impl<T: ?Sized> !Send for *const T { }
42 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
43 impl<T: ?Sized> !Send for *mut T { }
44
45 /// Types with a constant size known at compile time.
46 ///
47 /// All type parameters have an implicit bound of `Sized`. The special syntax
48 /// `?Sized` can be used to remove this bound if it's not appropriate.
49 ///
50 /// ```
51 /// # #![allow(dead_code)]
52 /// struct Foo<T>(T);
53 /// struct Bar<T: ?Sized>(T);
54 ///
55 /// // struct FooUse(Foo<[i32]>); // error: Sized is not implemented for [i32]
56 /// struct BarUse(Bar<[i32]>); // OK
57 /// ```
58 ///
59 /// The one exception is the implicit `Self` type of a trait. A trait does not
60 /// have an implicit `Sized` bound as this is incompatible with [trait object]s
61 /// where, by definition, the trait needs to work with all possible implementors,
62 /// and thus could be any size.
63 ///
64 /// Although Rust will let you bind `Sized` to a trait, you won't
65 /// be able to use it to form a trait object later:
66 ///
67 /// ```
68 /// # #![allow(unused_variables)]
69 /// trait Foo { }
70 /// trait Bar: Sized { }
71 ///
72 /// struct Impl;
73 /// impl Foo for Impl { }
74 /// impl Bar for Impl { }
75 ///
76 /// let x: &dyn Foo = &Impl;    // OK
77 /// // let y: &dyn Bar = &Impl; // error: the trait `Bar` cannot
78 ///                             // be made into an object
79 /// ```
80 ///
81 /// [trait object]: ../../book/ch17-02-trait-objects.html
82 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
83 #[lang = "sized"]
84 #[rustc_on_unimplemented(
85     on(parent_trait="std::path::Path", label="borrow the `Path` instead"),
86     message="the size for values of type `{Self}` cannot be known at compilation time",
87     label="doesn't have a size known at compile-time",
88     note="to learn more, visit <https://doc.rust-lang.org/book/\
89           ch19-04-advanced-types.html#dynamically-sized-types-and-the-sized-trait>",
90 )]
91 #[fundamental] // for Default, for example, which requires that `[T]: !Default` be evaluatable
92 pub trait Sized {
93     // Empty.
94 }
95
96 /// Types that can be "unsized" to a dynamically-sized type.
97 ///
98 /// For example, the sized array type `[i8; 2]` implements `Unsize<[i8]>` and
99 /// `Unsize<fmt::Debug>`.
100 ///
101 /// All implementations of `Unsize` are provided automatically by the compiler.
102 ///
103 /// `Unsize` is implemented for:
104 ///
105 /// - `[T; N]` is `Unsize<[T]>`
106 /// - `T` is `Unsize<dyn Trait>` when `T: Trait`
107 /// - `Foo<..., T, ...>` is `Unsize<Foo<..., U, ...>>` if:
108 ///   - `T: Unsize<U>`
109 ///   - Foo is a struct
110 ///   - Only the last field of `Foo` has a type involving `T`
111 ///   - `T` is not part of the type of any other fields
112 ///   - `Bar<T>: Unsize<Bar<U>>`, if the last field of `Foo` has type `Bar<T>`
113 ///
114 /// `Unsize` is used along with [`ops::CoerceUnsized`][coerceunsized] to allow
115 /// "user-defined" containers such as [`rc::Rc`][rc] to contain dynamically-sized
116 /// types. See the [DST coercion RFC][RFC982] and [the nomicon entry on coercion][nomicon-coerce]
117 /// for more details.
118 ///
119 /// [coerceunsized]: ../ops/trait.CoerceUnsized.html
120 /// [rc]: ../../std/rc/struct.Rc.html
121 /// [RFC982]: https://github.com/rust-lang/rfcs/blob/master/text/0982-dst-coercion.md
122 /// [nomicon-coerce]: ../../nomicon/coercions.html
123 #[unstable(feature = "unsize", issue = "27732")]
124 #[lang = "unsize"]
125 pub trait Unsize<T: ?Sized> {
126     // Empty.
127 }
128
129 /// Types whose values can be duplicated simply by copying bits.
130 ///
131 /// By default, variable bindings have 'move semantics.' In other
132 /// words:
133 ///
134 /// ```
135 /// #[derive(Debug)]
136 /// struct Foo;
137 ///
138 /// let x = Foo;
139 ///
140 /// let y = x;
141 ///
142 /// // `x` has moved into `y`, and so cannot be used
143 ///
144 /// // println!("{:?}", x); // error: use of moved value
145 /// ```
146 ///
147 /// However, if a type implements `Copy`, it instead has 'copy semantics':
148 ///
149 /// ```
150 /// // We can derive a `Copy` implementation. `Clone` is also required, as it's
151 /// // a supertrait of `Copy`.
152 /// #[derive(Debug, Copy, Clone)]
153 /// struct Foo;
154 ///
155 /// let x = Foo;
156 ///
157 /// let y = x;
158 ///
159 /// // `y` is a copy of `x`
160 ///
161 /// println!("{:?}", x); // A-OK!
162 /// ```
163 ///
164 /// It's important to note that in these two examples, the only difference is whether you
165 /// are allowed to access `x` after the assignment. Under the hood, both a copy and a move
166 /// can result in bits being copied in memory, although this is sometimes optimized away.
167 ///
168 /// ## How can I implement `Copy`?
169 ///
170 /// There are two ways to implement `Copy` on your type. The simplest is to use `derive`:
171 ///
172 /// ```
173 /// #[derive(Copy, Clone)]
174 /// struct MyStruct;
175 /// ```
176 ///
177 /// You can also implement `Copy` and `Clone` manually:
178 ///
179 /// ```
180 /// struct MyStruct;
181 ///
182 /// impl Copy for MyStruct { }
183 ///
184 /// impl Clone for MyStruct {
185 ///     fn clone(&self) -> MyStruct {
186 ///         *self
187 ///     }
188 /// }
189 /// ```
190 ///
191 /// There is a small difference between the two: the `derive` strategy will also place a `Copy`
192 /// bound on type parameters, which isn't always desired.
193 ///
194 /// ## What's the difference between `Copy` and `Clone`?
195 ///
196 /// Copies happen implicitly, for example as part of an assignment `y = x`. The behavior of
197 /// `Copy` is not overloadable; it is always a simple bit-wise copy.
198 ///
199 /// Cloning is an explicit action, `x.clone()`. The implementation of [`Clone`] can
200 /// provide any type-specific behavior necessary to duplicate values safely. For example,
201 /// the implementation of [`Clone`] for [`String`] needs to copy the pointed-to string
202 /// buffer in the heap. A simple bitwise copy of [`String`] values would merely copy the
203 /// pointer, leading to a double free down the line. For this reason, [`String`] is [`Clone`]
204 /// but not `Copy`.
205 ///
206 /// [`Clone`] is a supertrait of `Copy`, so everything which is `Copy` must also implement
207 /// [`Clone`]. If a type is `Copy` then its [`Clone`] implementation only needs to return `*self`
208 /// (see the example above).
209 ///
210 /// ## When can my type be `Copy`?
211 ///
212 /// A type can implement `Copy` if all of its components implement `Copy`. For example, this
213 /// struct can be `Copy`:
214 ///
215 /// ```
216 /// # #[allow(dead_code)]
217 /// struct Point {
218 ///    x: i32,
219 ///    y: i32,
220 /// }
221 /// ```
222 ///
223 /// A struct can be `Copy`, and [`i32`] is `Copy`, therefore `Point` is eligible to be `Copy`.
224 /// By contrast, consider
225 ///
226 /// ```
227 /// # #![allow(dead_code)]
228 /// # struct Point;
229 /// struct PointList {
230 ///     points: Vec<Point>,
231 /// }
232 /// ```
233 ///
234 /// The struct `PointList` cannot implement `Copy`, because [`Vec<T>`] is not `Copy`. If we
235 /// attempt to derive a `Copy` implementation, we'll get an error:
236 ///
237 /// ```text
238 /// the trait `Copy` may not be implemented for this type; field `points` does not implement `Copy`
239 /// ```
240 ///
241 /// ## When *can't* my type be `Copy`?
242 ///
243 /// Some types can't be copied safely. For example, copying `&mut T` would create an aliased
244 /// mutable reference. Copying [`String`] would duplicate responsibility for managing the
245 /// [`String`]'s buffer, leading to a double free.
246 ///
247 /// Generalizing the latter case, any type implementing [`Drop`] can't be `Copy`, because it's
248 /// managing some resource besides its own [`size_of::<T>`] bytes.
249 ///
250 /// If you try to implement `Copy` on a struct or enum containing non-`Copy` data, you will get
251 /// the error [E0204].
252 ///
253 /// [E0204]: ../../error-index.html#E0204
254 ///
255 /// ## When *should* my type be `Copy`?
256 ///
257 /// Generally speaking, if your type _can_ implement `Copy`, it should. Keep in mind, though,
258 /// that implementing `Copy` is part of the public API of your type. If the type might become
259 /// non-`Copy` in the future, it could be prudent to omit the `Copy` implementation now, to
260 /// avoid a breaking API change.
261 ///
262 /// ## Additional implementors
263 ///
264 /// In addition to the [implementors listed below][impls],
265 /// the following types also implement `Copy`:
266 ///
267 /// * Function item types (i.e., the distinct types defined for each function)
268 /// * Function pointer types (e.g., `fn() -> i32`)
269 /// * Array types, for all sizes, if the item type also implements `Copy` (e.g., `[i32; 123456]`)
270 /// * Tuple types, if each component also implements `Copy` (e.g., `()`, `(i32, bool)`)
271 /// * Closure types, if they capture no value from the environment
272 ///   or if all such captured values implement `Copy` themselves.
273 ///   Note that variables captured by shared reference always implement `Copy`
274 ///   (even if the referent doesn't),
275 ///   while variables captured by mutable reference never implement `Copy`.
276 ///
277 /// [`Vec<T>`]: ../../std/vec/struct.Vec.html
278 /// [`String`]: ../../std/string/struct.String.html
279 /// [`Drop`]: ../../std/ops/trait.Drop.html
280 /// [`size_of::<T>`]: ../../std/mem/fn.size_of.html
281 /// [`Clone`]: ../clone/trait.Clone.html
282 /// [`String`]: ../../std/string/struct.String.html
283 /// [`i32`]: ../../std/primitive.i32.html
284 /// [impls]: #implementors
285 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
286 #[lang = "copy"]
287 pub trait Copy : Clone {
288     // Empty.
289 }
290
291 /// Derive macro generating an impl of the trait `Copy`.
292 #[rustc_builtin_macro]
293 #[stable(feature = "builtin_macro_prelude", since = "1.38.0")]
294 #[allow_internal_unstable(core_intrinsics, derive_clone_copy)]
295 pub macro Copy($item:item) { /* compiler built-in */ }
296
297 /// Types for which it is safe to share references between threads.
298 ///
299 /// This trait is automatically implemented when the compiler determines
300 /// it's appropriate.
301 ///
302 /// The precise definition is: a type `T` is `Sync` if and only if `&T` is
303 /// [`Send`][send]. In other words, if there is no possibility of
304 /// [undefined behavior][ub] (including data races) when passing
305 /// `&T` references between threads.
306 ///
307 /// As one would expect, primitive types like [`u8`][u8] and [`f64`][f64]
308 /// are all `Sync`, and so are simple aggregate types containing them,
309 /// like tuples, structs and enums. More examples of basic `Sync`
310 /// types include "immutable" types like `&T`, and those with simple
311 /// inherited mutability, such as [`Box<T>`][box], [`Vec<T>`][vec] and
312 /// most other collection types. (Generic parameters need to be `Sync`
313 /// for their container to be `Sync`.)
314 ///
315 /// A somewhat surprising consequence of the definition is that `&mut T`
316 /// is `Sync` (if `T` is `Sync`) even though it seems like that might
317 /// provide unsynchronized mutation. The trick is that a mutable
318 /// reference behind a shared reference (that is, `& &mut T`)
319 /// becomes read-only, as if it were a `& &T`. Hence there is no risk
320 /// of a data race.
321 ///
322 /// Types that are not `Sync` are those that have "interior
323 /// mutability" in a non-thread-safe form, such as [`cell::Cell`][cell]
324 /// and [`cell::RefCell`][refcell]. These types allow for mutation of
325 /// their contents even through an immutable, shared reference. For
326 /// example the `set` method on [`Cell<T>`][cell] takes `&self`, so it requires
327 /// only a shared reference [`&Cell<T>`][cell]. The method performs no
328 /// synchronization, thus [`Cell`][cell] cannot be `Sync`.
329 ///
330 /// Another example of a non-`Sync` type is the reference-counting
331 /// pointer [`rc::Rc`][rc]. Given any reference [`&Rc<T>`][rc], you can clone
332 /// a new [`Rc<T>`][rc], modifying the reference counts in a non-atomic way.
333 ///
334 /// For cases when one does need thread-safe interior mutability,
335 /// Rust provides [atomic data types], as well as explicit locking via
336 /// [`sync::Mutex`][mutex] and [`sync::RwLock`][rwlock]. These types
337 /// ensure that any mutation cannot cause data races, hence the types
338 /// are `Sync`. Likewise, [`sync::Arc`][arc] provides a thread-safe
339 /// analogue of [`Rc`][rc].
340 ///
341 /// Any types with interior mutability must also use the
342 /// [`cell::UnsafeCell`][unsafecell] wrapper around the value(s) which
343 /// can be mutated through a shared reference. Failing to doing this is
344 /// [undefined behavior][ub]. For example, [`transmute`][transmute]-ing
345 /// from `&T` to `&mut T` is invalid.
346 ///
347 /// See [the Nomicon](../../nomicon/send-and-sync.html) for more
348 /// details about `Sync`.
349 ///
350 /// [send]: trait.Send.html
351 /// [u8]: ../../std/primitive.u8.html
352 /// [f64]: ../../std/primitive.f64.html
353 /// [box]: ../../std/boxed/struct.Box.html
354 /// [vec]: ../../std/vec/struct.Vec.html
355 /// [cell]: ../cell/struct.Cell.html
356 /// [refcell]: ../cell/struct.RefCell.html
357 /// [rc]: ../../std/rc/struct.Rc.html
358 /// [arc]: ../../std/sync/struct.Arc.html
359 /// [atomic data types]: ../sync/atomic/index.html
360 /// [mutex]: ../../std/sync/struct.Mutex.html
361 /// [rwlock]: ../../std/sync/struct.RwLock.html
362 /// [unsafecell]: ../cell/struct.UnsafeCell.html
363 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
364 /// [transmute]: ../../std/mem/fn.transmute.html
365 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
366 #[lang = "sync"]
367 #[rustc_on_unimplemented(
368     message="`{Self}` cannot be shared between threads safely",
369     label="`{Self}` cannot be shared between threads safely"
370 )]
371 pub unsafe auto trait Sync {
372     // FIXME(estebank): once support to add notes in `rustc_on_unimplemented`
373     // lands in beta, and it has been extended to check whether a closure is
374     // anywhere in the requirement chain, extend it as such (#48534):
375     // ```
376     // on(
377     //     closure,
378     //     note="`{Self}` cannot be shared safely, consider marking the closure `move`"
379     // ),
380     // ```
381
382     // Empty
383 }
384
385 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
386 impl<T: ?Sized> !Sync for *const T { }
387 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
388 impl<T: ?Sized> !Sync for *mut T { }
389
390 macro_rules! impls{
391     ($t: ident) => (
392         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
393         impl<T:?Sized> Hash for $t<T> {
394             #[inline]
395             fn hash<H: Hasher>(&self, _: &mut H) {
396             }
397         }
398
399         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
400         impl<T:?Sized> cmp::PartialEq for $t<T> {
401             fn eq(&self, _other: &$t<T>) -> bool {
402                 true
403             }
404         }
405
406         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
407         impl<T:?Sized> cmp::Eq for $t<T> {
408         }
409
410         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
411         impl<T:?Sized> cmp::PartialOrd for $t<T> {
412             fn partial_cmp(&self, _other: &$t<T>) -> Option<cmp::Ordering> {
413                 Option::Some(cmp::Ordering::Equal)
414             }
415         }
416
417         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
418         impl<T:?Sized> cmp::Ord for $t<T> {
419             fn cmp(&self, _other: &$t<T>) -> cmp::Ordering {
420                 cmp::Ordering::Equal
421             }
422         }
423
424         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
425         impl<T:?Sized> Copy for $t<T> { }
426
427         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
428         impl<T:?Sized> Clone for $t<T> {
429             fn clone(&self) -> $t<T> {
430                 $t
431             }
432         }
433
434         #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
435         impl<T:?Sized> Default for $t<T> {
436             fn default() -> $t<T> {
437                 $t
438             }
439         }
440         )
441 }
442
443 /// Zero-sized type used to mark things that "act like" they own a `T`.
444 ///
445 /// Adding a `PhantomData<T>` field to your type tells the compiler that your
446 /// type acts as though it stores a value of type `T`, even though it doesn't
447 /// really. This information is used when computing certain safety properties.
448 ///
449 /// For a more in-depth explanation of how to use `PhantomData<T>`, please see
450 /// [the Nomicon](../../nomicon/phantom-data.html).
451 ///
452 /// # A ghastly note ðŸ‘»ðŸ‘»ðŸ‘»
453 ///
454 /// Though they both have scary names, `PhantomData` and 'phantom types' are
455 /// related, but not identical. A phantom type parameter is simply a type
456 /// parameter which is never used. In Rust, this often causes the compiler to
457 /// complain, and the solution is to add a "dummy" use by way of `PhantomData`.
458 ///
459 /// # Examples
460 ///
461 /// ## Unused lifetime parameters
462 ///
463 /// Perhaps the most common use case for `PhantomData` is a struct that has an
464 /// unused lifetime parameter, typically as part of some unsafe code. For
465 /// example, here is a struct `Slice` that has two pointers of type `*const T`,
466 /// presumably pointing into an array somewhere:
467 ///
468 /// ```compile_fail,E0392
469 /// struct Slice<'a, T> {
470 ///     start: *const T,
471 ///     end: *const T,
472 /// }
473 /// ```
474 ///
475 /// The intention is that the underlying data is only valid for the
476 /// lifetime `'a`, so `Slice` should not outlive `'a`. However, this
477 /// intent is not expressed in the code, since there are no uses of
478 /// the lifetime `'a` and hence it is not clear what data it applies
479 /// to. We can correct this by telling the compiler to act *as if* the
480 /// `Slice` struct contained a reference `&'a T`:
481 ///
482 /// ```
483 /// use std::marker::PhantomData;
484 ///
485 /// # #[allow(dead_code)]
486 /// struct Slice<'a, T: 'a> {
487 ///     start: *const T,
488 ///     end: *const T,
489 ///     phantom: PhantomData<&'a T>,
490 /// }
491 /// ```
492 ///
493 /// This also in turn requires the annotation `T: 'a`, indicating
494 /// that any references in `T` are valid over the lifetime `'a`.
495 ///
496 /// When initializing a `Slice` you simply provide the value
497 /// `PhantomData` for the field `phantom`:
498 ///
499 /// ```
500 /// # #![allow(dead_code)]
501 /// # use std::marker::PhantomData;
502 /// # struct Slice<'a, T: 'a> {
503 /// #     start: *const T,
504 /// #     end: *const T,
505 /// #     phantom: PhantomData<&'a T>,
506 /// # }
507 /// fn borrow_vec<T>(vec: &Vec<T>) -> Slice<'_, T> {
508 ///     let ptr = vec.as_ptr();
509 ///     Slice {
510 ///         start: ptr,
511 ///         end: unsafe { ptr.add(vec.len()) },
512 ///         phantom: PhantomData,
513 ///     }
514 /// }
515 /// ```
516 ///
517 /// ## Unused type parameters
518 ///
519 /// It sometimes happens that you have unused type parameters which
520 /// indicate what type of data a struct is "tied" to, even though that
521 /// data is not actually found in the struct itself. Here is an
522 /// example where this arises with [FFI]. The foreign interface uses
523 /// handles of type `*mut ()` to refer to Rust values of different
524 /// types. We track the Rust type using a phantom type parameter on
525 /// the struct `ExternalResource` which wraps a handle.
526 ///
527 /// [FFI]: ../../book/ch19-01-unsafe-rust.html#using-extern-functions-to-call-external-code
528 ///
529 /// ```
530 /// # #![allow(dead_code)]
531 /// # trait ResType { }
532 /// # struct ParamType;
533 /// # mod foreign_lib {
534 /// #     pub fn new(_: usize) -> *mut () { 42 as *mut () }
535 /// #     pub fn do_stuff(_: *mut (), _: usize) {}
536 /// # }
537 /// # fn convert_params(_: ParamType) -> usize { 42 }
538 /// use std::marker::PhantomData;
539 /// use std::mem;
540 ///
541 /// struct ExternalResource<R> {
542 ///    resource_handle: *mut (),
543 ///    resource_type: PhantomData<R>,
544 /// }
545 ///
546 /// impl<R: ResType> ExternalResource<R> {
547 ///     fn new() -> ExternalResource<R> {
548 ///         let size_of_res = mem::size_of::<R>();
549 ///         ExternalResource {
550 ///             resource_handle: foreign_lib::new(size_of_res),
551 ///             resource_type: PhantomData,
552 ///         }
553 ///     }
554 ///
555 ///     fn do_stuff(&self, param: ParamType) {
556 ///         let foreign_params = convert_params(param);
557 ///         foreign_lib::do_stuff(self.resource_handle, foreign_params);
558 ///     }
559 /// }
560 /// ```
561 ///
562 /// ## Ownership and the drop check
563 ///
564 /// Adding a field of type `PhantomData<T>` indicates that your
565 /// type owns data of type `T`. This in turn implies that when your
566 /// type is dropped, it may drop one or more instances of the type
567 /// `T`. This has bearing on the Rust compiler's [drop check]
568 /// analysis.
569 ///
570 /// If your struct does not in fact *own* the data of type `T`, it is
571 /// better to use a reference type, like `PhantomData<&'a T>`
572 /// (ideally) or `PhantomData<*const T>` (if no lifetime applies), so
573 /// as not to indicate ownership.
574 ///
575 /// [drop check]: ../../nomicon/dropck.html
576 #[lang = "phantom_data"]
577 #[structural_match]
578 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
579 pub struct PhantomData<T:?Sized>;
580
581 impls! { PhantomData }
582
583 mod impls {
584     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
585     unsafe impl<T: Sync + ?Sized> Send for &T {}
586     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
587     unsafe impl<T: Send + ?Sized> Send for &mut T {}
588 }
589
590 /// Compiler-internal trait used to determine whether a type contains
591 /// any `UnsafeCell` internally, but not through an indirection.
592 /// This affects, for example, whether a `static` of that type is
593 /// placed in read-only static memory or writable static memory.
594 #[lang = "freeze"]
595 pub(crate) unsafe auto trait Freeze {}
596
597 impl<T: ?Sized> !Freeze for UnsafeCell<T> {}
598 unsafe impl<T: ?Sized> Freeze for PhantomData<T> {}
599 unsafe impl<T: ?Sized> Freeze for *const T {}
600 unsafe impl<T: ?Sized> Freeze for *mut T {}
601 unsafe impl<T: ?Sized> Freeze for &T {}
602 unsafe impl<T: ?Sized> Freeze for &mut T {}
603
604 /// Types that can be safely moved after being pinned.
605 ///
606 /// Since Rust itself has no notion of immovable types, and considers moves
607 /// (e.g., through assignment or [`mem::replace`]) to always be safe,
608 /// this trait cannot prevent types from moving by itself.
609 ///
610 /// Instead it is used to prevent moves through the type system,
611 /// by controlling the behavior of pointers `P` wrapped in the [`Pin<P>`] wrapper,
612 /// which "pin" the type in place by not allowing it to be moved out of them.
613 /// See the [`pin module`] documentation for more information on pinning.
614 ///
615 /// Implementing this trait lifts the restrictions of pinning off a type,
616 /// which then allows it to move out with functions such as [`mem::replace`].
617 ///
618 /// `Unpin` has no consequence at all for non-pinned data. In particular,
619 /// [`mem::replace`] happily moves `!Unpin` data (it works for any `&mut T`, not
620 /// just when `T: Unpin`). However, you cannot use
621 /// [`mem::replace`] on data wrapped inside a [`Pin<P>`] because you cannot get the
622 /// `&mut T` you need for that, and *that* is what makes this system work.
623 ///
624 /// So this, for example, can only be done on types implementing `Unpin`:
625 ///
626 /// ```rust
627 /// use std::mem;
628 /// use std::pin::Pin;
629 ///
630 /// let mut string = "this".to_string();
631 /// let mut pinned_string = Pin::new(&mut string);
632 ///
633 /// // We need a mutable reference to call `mem::replace`.
634 /// // We can obtain such a reference by (implicitly) invoking `Pin::deref_mut`,
635 /// // but that is only possible because `String` implements `Unpin`.
636 /// mem::replace(&mut *pinned_string, "other".to_string());
637 /// ```
638 ///
639 /// This trait is automatically implemented for almost every type.
640 ///
641 /// [`mem::replace`]: ../../std/mem/fn.replace.html
642 /// [`Pin<P>`]: ../pin/struct.Pin.html
643 /// [`pin module`]: ../../std/pin/index.html
644 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
645 #[lang = "unpin"]
646 pub auto trait Unpin {}
647
648 /// A marker type which does not implement `Unpin`.
649 ///
650 /// If a type contains a `PhantomPinned`, it will not implement `Unpin` by default.
651 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
652 #[derive(Debug, Copy, Clone, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd, Hash)]
653 pub struct PhantomPinned;
654
655 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
656 impl !Unpin for PhantomPinned {}
657
658 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
659 impl<'a, T: ?Sized + 'a> Unpin for &'a T {}
660
661 #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")]
662 impl<'a, T: ?Sized + 'a> Unpin for &'a mut T {}
663
664 #[stable(feature = "pin_raw", since = "1.38.0")]
665 impl<T: ?Sized> Unpin for *const T {}
666
667 #[stable(feature = "pin_raw", since = "1.38.0")]
668 impl<T: ?Sized> Unpin for *mut T {}
669
670 /// Implementations of `Copy` for primitive types.
671 ///
672 /// Implementations that cannot be described in Rust
673 /// are implemented in `SelectionContext::copy_clone_conditions()` in librustc.
674 mod copy_impls {
675
676     use super::Copy;
677
678     macro_rules! impl_copy {
679         ($($t:ty)*) => {
680             $(
681                 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
682                 impl Copy for $t {}
683             )*
684         }
685     }
686
687     impl_copy! {
688         usize u8 u16 u32 u64 u128
689         isize i8 i16 i32 i64 i128
690         f32 f64
691         bool char
692     }
693
694     #[unstable(feature = "never_type", issue = "35121")]
695     impl Copy for ! {}
696
697     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
698     impl<T: ?Sized> Copy for *const T {}
699
700     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
701     impl<T: ?Sized> Copy for *mut T {}
702
703     // Shared references can be copied, but mutable references *cannot*!
704     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
705     impl<T: ?Sized> Copy for &T {}
706
707 }