]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libcore/mem/mod.rs
8bce980cadd1e46221d7c915625248a54cb68d7f
[rust.git] / src / libcore / mem / mod.rs
1 //! Basic functions for dealing with memory.
2 //!
3 //! This module contains functions for querying the size and alignment of
4 //! types, initializing and manipulating memory.
5
6 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
7
8 use crate::clone;
9 use crate::cmp;
10 use crate::fmt;
11 use crate::hash;
12 use crate::intrinsics;
13 use crate::marker::{Copy, DiscriminantKind, Sized};
14 use crate::ptr;
15
16 mod manually_drop;
17 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
18 pub use manually_drop::ManuallyDrop;
19
20 mod maybe_uninit;
21 #[stable(feature = "maybe_uninit", since = "1.36.0")]
22 pub use maybe_uninit::MaybeUninit;
23
24 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
25 #[doc(inline)]
26 pub use crate::intrinsics::transmute;
27
28 /// Takes ownership and "forgets" about the value **without running its destructor**.
29 ///
30 /// Any resources the value manages, such as heap memory or a file handle, will linger
31 /// forever in an unreachable state. However, it does not guarantee that pointers
32 /// to this memory will remain valid.
33 ///
34 /// * If you want to leak memory, see [`Box::leak`][leak].
35 /// * If you want to obtain a raw pointer to the memory, see [`Box::into_raw`][into_raw].
36 /// * If you want to dispose of a value properly, running its destructor, see
37 /// [`mem::drop`][drop].
38 ///
39 /// # Safety
40 ///
41 /// `forget` is not marked as `unsafe`, because Rust's safety guarantees
42 /// do not include a guarantee that destructors will always run. For example,
43 /// a program can create a reference cycle using [`Rc`][rc], or call
44 /// [`process::exit`][exit] to exit without running destructors. Thus, allowing
45 /// `mem::forget` from safe code does not fundamentally change Rust's safety
46 /// guarantees.
47 ///
48 /// That said, leaking resources such as memory or I/O objects is usually undesirable.
49 /// The need comes up in some specialized use cases for FFI or unsafe code, but even
50 /// then, [`ManuallyDrop`] is typically preferred.
51 ///
52 /// Because forgetting a value is allowed, any `unsafe` code you write must
53 /// allow for this possibility. You cannot return a value and expect that the
54 /// caller will necessarily run the value's destructor.
55 ///
56 /// [rc]: ../../std/rc/struct.Rc.html
57 /// [exit]: ../../std/process/fn.exit.html
58 ///
59 /// # Examples
60 ///
61 /// The canonical safe use of `mem::forget` is to circumvent a value's destructor
62 /// implemented by the `Drop` trait. For example, this will leak a `File`, i.e. reclaim
63 /// the space taken by the variable but never close the underlying system resource:
64 ///
65 /// ```no_run
66 /// use std::mem;
67 /// use std::fs::File;
68 ///
69 /// let file = File::open("foo.txt").unwrap();
70 /// mem::forget(file);
71 /// ```
72 ///
73 /// This is useful when the ownership of the underlying resource was previously
74 /// transferred to code outside of Rust, for example by transmitting the raw
75 /// file descriptor to C code.
76 ///
77 /// # Relationship with `ManuallyDrop`
78 ///
79 /// While `mem::forget` can also be used to transfer *memory* ownership, doing so is error-prone.
80 /// [`ManuallyDrop`] should be used instead. Consider, for example, this code:
81 ///
82 /// ```
83 /// use std::mem;
84 ///
85 /// let mut v = vec![65, 122];
86 /// // Build a `String` using the contents of `v`
87 /// let s = unsafe { String::from_raw_parts(v.as_mut_ptr(), v.len(), v.capacity()) };
88 /// // leak `v` because its memory is now managed by `s`
89 /// mem::forget(v);  // ERROR - v is invalid and must not be passed to a function
90 /// assert_eq!(s, "Az");
91 /// // `s` is implicitly dropped and its memory deallocated.
92 /// ```
93 ///
94 /// There are two issues with the above example:
95 ///
96 /// * If more code were added between the construction of `String` and the invocation of
97 ///   `mem::forget()`, a panic within it would cause a double free because the same memory
98 ///   is handled by both `v` and `s`.
99 /// * After calling `v.as_mut_ptr()` and transmitting the ownership of the data to `s`,
100 ///   the `v` value is invalid. Even when a value is just moved to `mem::forget` (which won't
101 ///   inspect it), some types have strict requirements on their values that
102 ///   make them invalid when dangling or no longer owned. Using invalid values in any
103 ///   way, including passing them to or returning them from functions, constitutes
104 ///   undefined behavior and may break the assumptions made by the compiler.
105 ///
106 /// Switching to `ManuallyDrop` avoids both issues:
107 ///
108 /// ```
109 /// use std::mem::ManuallyDrop;
110 ///
111 /// let v = vec![65, 122];
112 /// // Before we disassemble `v` into its raw parts, make sure it
113 /// // does not get dropped!
114 /// let mut v = ManuallyDrop::new(v);
115 /// // Now disassemble `v`. These operations cannot panic, so there cannot be a leak.
116 /// let (ptr, len, cap) = (v.as_mut_ptr(), v.len(), v.capacity());
117 /// // Finally, build a `String`.
118 /// let s = unsafe { String::from_raw_parts(ptr, len, cap) };
119 /// assert_eq!(s, "Az");
120 /// // `s` is implicitly dropped and its memory deallocated.
121 /// ```
122 ///
123 /// `ManuallyDrop` robustly prevents double-free because we disable `v`'s destructor
124 /// before doing anything else. `mem::forget()` doesn't allow this because it consumes its
125 /// argument, forcing us to call it only after extracting anything we need from `v`. Even
126 /// if a panic were introduced between construction of `ManuallyDrop` and building the
127 /// string (which cannot happen in the code as shown), it would result in a leak and not a
128 /// double free. In other words, `ManuallyDrop` errs on the side of leaking instead of
129 /// erring on the side of (double-)dropping.
130 ///
131 /// Also, `ManuallyDrop` prevents us from having to "touch" `v` after transferring the
132 /// ownership to `s` — the final step of interacting with `v` to dispose of it without
133 /// running its destructor is entirely avoided.
134 ///
135 /// [drop]: fn.drop.html
136 /// [uninit]: fn.uninitialized.html
137 /// [clone]: ../clone/trait.Clone.html
138 /// [swap]: fn.swap.html
139 /// [box]: ../../std/boxed/struct.Box.html
140 /// [leak]: ../../std/boxed/struct.Box.html#method.leak
141 /// [into_raw]: ../../std/boxed/struct.Box.html#method.into_raw
142 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
143 /// [`ManuallyDrop`]: struct.ManuallyDrop.html
144 #[inline]
145 #[rustc_const_unstable(feature = "const_forget", issue = "69616")]
146 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
147 pub const fn forget<T>(t: T) {
148     ManuallyDrop::new(t);
149 }
150
151 /// Like [`forget`], but also accepts unsized values.
152 ///
153 /// This function is just a shim intended to be removed when the `unsized_locals` feature gets
154 /// stabilized.
155 ///
156 /// [`forget`]: fn.forget.html
157 #[inline]
158 #[unstable(feature = "forget_unsized", issue = "none")]
159 pub fn forget_unsized<T: ?Sized>(t: T) {
160     // SAFETY: the forget intrinsic could be safe, but there's no point in making it safe since
161     // we'll be implementing this function soon via `ManuallyDrop`
162     unsafe { intrinsics::forget(t) }
163 }
164
165 /// Returns the size of a type in bytes.
166 ///
167 /// More specifically, this is the offset in bytes between successive elements
168 /// in an array with that item type including alignment padding. Thus, for any
169 /// type `T` and length `n`, `[T; n]` has a size of `n * size_of::<T>()`.
170 ///
171 /// In general, the size of a type is not stable across compilations, but
172 /// specific types such as primitives are.
173 ///
174 /// The following table gives the size for primitives.
175 ///
176 /// Type | size_of::\<Type>()
177 /// ---- | ---------------
178 /// () | 0
179 /// bool | 1
180 /// u8 | 1
181 /// u16 | 2
182 /// u32 | 4
183 /// u64 | 8
184 /// u128 | 16
185 /// i8 | 1
186 /// i16 | 2
187 /// i32 | 4
188 /// i64 | 8
189 /// i128 | 16
190 /// f32 | 4
191 /// f64 | 8
192 /// char | 4
193 ///
194 /// Furthermore, `usize` and `isize` have the same size.
195 ///
196 /// The types `*const T`, `&T`, `Box<T>`, `Option<&T>`, and `Option<Box<T>>` all have
197 /// the same size. If `T` is Sized, all of those types have the same size as `usize`.
198 ///
199 /// The mutability of a pointer does not change its size. As such, `&T` and `&mut T`
200 /// have the same size. Likewise for `*const T` and `*mut T`.
201 ///
202 /// # Size of `#[repr(C)]` items
203 ///
204 /// The `C` representation for items has a defined layout. With this layout,
205 /// the size of items is also stable as long as all fields have a stable size.
206 ///
207 /// ## Size of Structs
208 ///
209 /// For `structs`, the size is determined by the following algorithm.
210 ///
211 /// For each field in the struct ordered by declaration order:
212 ///
213 /// 1. Add the size of the field.
214 /// 2. Round up the current size to the nearest multiple of the next field's [alignment].
215 ///
216 /// Finally, round the size of the struct to the nearest multiple of its [alignment].
217 /// The alignment of the struct is usually the largest alignment of all its
218 /// fields; this can be changed with the use of `repr(align(N))`.
219 ///
220 /// Unlike `C`, zero sized structs are not rounded up to one byte in size.
221 ///
222 /// ## Size of Enums
223 ///
224 /// Enums that carry no data other than the discriminant have the same size as C enums
225 /// on the platform they are compiled for.
226 ///
227 /// ## Size of Unions
228 ///
229 /// The size of a union is the size of its largest field.
230 ///
231 /// Unlike `C`, zero sized unions are not rounded up to one byte in size.
232 ///
233 /// # Examples
234 ///
235 /// ```
236 /// use std::mem;
237 ///
238 /// // Some primitives
239 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<i32>());
240 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<f64>());
241 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<()>());
242 ///
243 /// // Some arrays
244 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<[i32; 2]>());
245 /// assert_eq!(12, mem::size_of::<[i32; 3]>());
246 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<[i32; 0]>());
247 ///
248 ///
249 /// // Pointer size equality
250 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<*const i32>());
251 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Box<i32>>());
252 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Option<&i32>>());
253 /// assert_eq!(mem::size_of::<Box<i32>>(), mem::size_of::<Option<Box<i32>>>());
254 /// ```
255 ///
256 /// Using `#[repr(C)]`.
257 ///
258 /// ```
259 /// use std::mem;
260 ///
261 /// #[repr(C)]
262 /// struct FieldStruct {
263 ///     first: u8,
264 ///     second: u16,
265 ///     third: u8
266 /// }
267 ///
268 /// // The size of the first field is 1, so add 1 to the size. Size is 1.
269 /// // The alignment of the second field is 2, so add 1 to the size for padding. Size is 2.
270 /// // The size of the second field is 2, so add 2 to the size. Size is 4.
271 /// // The alignment of the third field is 1, so add 0 to the size for padding. Size is 4.
272 /// // The size of the third field is 1, so add 1 to the size. Size is 5.
273 /// // Finally, the alignment of the struct is 2 (because the largest alignment amongst its
274 /// // fields is 2), so add 1 to the size for padding. Size is 6.
275 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<FieldStruct>());
276 ///
277 /// #[repr(C)]
278 /// struct TupleStruct(u8, u16, u8);
279 ///
280 /// // Tuple structs follow the same rules.
281 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<TupleStruct>());
282 ///
283 /// // Note that reordering the fields can lower the size. We can remove both padding bytes
284 /// // by putting `third` before `second`.
285 /// #[repr(C)]
286 /// struct FieldStructOptimized {
287 ///     first: u8,
288 ///     third: u8,
289 ///     second: u16
290 /// }
291 ///
292 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<FieldStructOptimized>());
293 ///
294 /// // Union size is the size of the largest field.
295 /// #[repr(C)]
296 /// union ExampleUnion {
297 ///     smaller: u8,
298 ///     larger: u16
299 /// }
300 ///
301 /// assert_eq!(2, mem::size_of::<ExampleUnion>());
302 /// ```
303 ///
304 /// [alignment]: ./fn.align_of.html
305 #[inline(always)]
306 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
307 #[rustc_promotable]
308 #[rustc_const_stable(feature = "const_size_of", since = "1.32.0")]
309 pub const fn size_of<T>() -> usize {
310     intrinsics::size_of::<T>()
311 }
312
313 /// Returns the size of the pointed-to value in bytes.
314 ///
315 /// This is usually the same as `size_of::<T>()`. However, when `T` *has* no
316 /// statically-known size, e.g., a slice [`[T]`][slice] or a [trait object],
317 /// then `size_of_val` can be used to get the dynamically-known size.
318 ///
319 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
320 /// [trait object]: ../../book/ch17-02-trait-objects.html
321 ///
322 /// # Examples
323 ///
324 /// ```
325 /// use std::mem;
326 ///
327 /// assert_eq!(4, mem::size_of_val(&5i32));
328 ///
329 /// let x: [u8; 13] = [0; 13];
330 /// let y: &[u8] = &x;
331 /// assert_eq!(13, mem::size_of_val(y));
332 /// ```
333 #[inline]
334 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
335 pub fn size_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
336     intrinsics::size_of_val(val)
337 }
338
339 /// Returns the size of the pointed-to value in bytes.
340 ///
341 /// This is usually the same as `size_of::<T>()`. However, when `T` *has* no
342 /// statically-known size, e.g., a slice [`[T]`][slice] or a [trait object],
343 /// then `size_of_val_raw` can be used to get the dynamically-known size.
344 ///
345 /// # Safety
346 ///
347 /// This function is only safe to call if the following conditions hold:
348 ///
349 /// - If `T` is `Sized`, this function is always safe to call.
350 /// - If the unsized tail of `T` is:
351 ///     - a [slice], then the length of the slice tail must be an intialized
352 ///       integer, and the size of the *entire value*
353 ///       (dynamic tail length + statically sized prefix) must fit in `isize`.
354 ///     - a [trait object], then the vtable part of the pointer must point
355 ///       to a valid vtable acquired by an unsizing coersion, and the size
356 ///       of the *entire value* (dynamic tail length + statically sized prefix)
357 ///       must fit in `isize`.
358 ///     - an (unstable) [extern type], then this function is always safe to
359 ///       call, but may panic or otherwise return the wrong value, as the
360 ///       extern type's layout is not known. This is the same behavior as
361 ///       [`size_of_val`] on a reference to an extern type tail.
362 ///     - otherwise, it is conservatively not allowed to call this function.
363 ///
364 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
365 /// [trait object]: ../../book/ch17-02-trait-objects.html
366 /// [extern type]: ../../unstable-book/language-features/extern-types.html
367 ///
368 /// # Examples
369 ///
370 /// ```
371 /// #![feature(layout_for_ptr)]
372 /// use std::mem;
373 ///
374 /// assert_eq!(4, mem::size_of_val(&5i32));
375 ///
376 /// let x: [u8; 13] = [0; 13];
377 /// let y: &[u8] = &x;
378 /// assert_eq!(13, unsafe { mem::size_of_val_raw(y) });
379 /// ```
380 #[inline]
381 #[unstable(feature = "layout_for_ptr", issue = "69835")]
382 pub unsafe fn size_of_val_raw<T: ?Sized>(val: *const T) -> usize {
383     intrinsics::size_of_val(val)
384 }
385
386 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
387 ///
388 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
389 ///
390 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
391 ///
392 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
393 ///
394 /// # Examples
395 ///
396 /// ```
397 /// # #![allow(deprecated)]
398 /// use std::mem;
399 ///
400 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of::<i32>());
401 /// ```
402 #[inline]
403 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
404 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of` instead", since = "1.2.0")]
405 pub fn min_align_of<T>() -> usize {
406     intrinsics::min_align_of::<T>()
407 }
408
409 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
410 ///
411 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
412 ///
413 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
414 ///
415 /// # Examples
416 ///
417 /// ```
418 /// # #![allow(deprecated)]
419 /// use std::mem;
420 ///
421 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of_val(&5i32));
422 /// ```
423 #[inline]
424 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
425 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of_val` instead", since = "1.2.0")]
426 pub fn min_align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
427     intrinsics::min_align_of_val(val)
428 }
429
430 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
431 ///
432 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
433 ///
434 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
435 ///
436 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
437 ///
438 /// # Examples
439 ///
440 /// ```
441 /// use std::mem;
442 ///
443 /// assert_eq!(4, mem::align_of::<i32>());
444 /// ```
445 #[inline(always)]
446 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
447 #[rustc_promotable]
448 #[rustc_const_stable(feature = "const_align_of", since = "1.32.0")]
449 pub const fn align_of<T>() -> usize {
450     intrinsics::min_align_of::<T>()
451 }
452
453 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
454 ///
455 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
456 ///
457 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
458 ///
459 /// # Examples
460 ///
461 /// ```
462 /// use std::mem;
463 ///
464 /// assert_eq!(4, mem::align_of_val(&5i32));
465 /// ```
466 #[inline]
467 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
468 #[allow(deprecated)]
469 pub fn align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
470     min_align_of_val(val)
471 }
472
473 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
474 ///
475 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
476 ///
477 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
478 ///
479 /// # Safety
480 ///
481 /// This function is only safe to call if the following conditions hold:
482 ///
483 /// - If `T` is `Sized`, this function is always safe to call.
484 /// - If the unsized tail of `T` is:
485 ///     - a [slice], then the length of the slice tail must be an intialized
486 ///       integer, and the size of the *entire value*
487 ///       (dynamic tail length + statically sized prefix) must fit in `isize`.
488 ///     - a [trait object], then the vtable part of the pointer must point
489 ///       to a valid vtable acquired by an unsizing coersion, and the size
490 ///       of the *entire value* (dynamic tail length + statically sized prefix)
491 ///       must fit in `isize`.
492 ///     - an (unstable) [extern type], then this function is always safe to
493 ///       call, but may panic or otherwise return the wrong value, as the
494 ///       extern type's layout is not known. This is the same behavior as
495 ///       [`align_of_val`] on a reference to an extern type tail.
496 ///     - otherwise, it is conservatively not allowed to call this function.
497 ///
498 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
499 /// [trait object]: ../../book/ch17-02-trait-objects.html
500 /// [extern type]: ../../unstable-book/language-features/extern-types.html
501 ///
502 /// # Examples
503 ///
504 /// ```
505 /// #![feature(layout_for_ptr)]
506 /// use std::mem;
507 ///
508 /// assert_eq!(4, unsafe { mem::align_of_val_raw(&5i32) });
509 /// ```
510 #[inline]
511 #[unstable(feature = "layout_for_ptr", issue = "69835")]
512 pub unsafe fn align_of_val_raw<T: ?Sized>(val: *const T) -> usize {
513     intrinsics::min_align_of_val(val)
514 }
515
516 /// Returns `true` if dropping values of type `T` matters.
517 ///
518 /// This is purely an optimization hint, and may be implemented conservatively:
519 /// it may return `true` for types that don't actually need to be dropped.
520 /// As such always returning `true` would be a valid implementation of
521 /// this function. However if this function actually returns `false`, then you
522 /// can be certain dropping `T` has no side effect.
523 ///
524 /// Low level implementations of things like collections, which need to manually
525 /// drop their data, should use this function to avoid unnecessarily
526 /// trying to drop all their contents when they are destroyed. This might not
527 /// make a difference in release builds (where a loop that has no side-effects
528 /// is easily detected and eliminated), but is often a big win for debug builds.
529 ///
530 /// Note that [`drop_in_place`] already performs this check, so if your workload
531 /// can be reduced to some small number of [`drop_in_place`] calls, using this is
532 /// unnecessary. In particular note that you can [`drop_in_place`] a slice, and that
533 /// will do a single needs_drop check for all the values.
534 ///
535 /// Types like Vec therefore just `drop_in_place(&mut self[..])` without using
536 /// `needs_drop` explicitly. Types like [`HashMap`], on the other hand, have to drop
537 /// values one at a time and should use this API.
538 ///
539 /// [`drop_in_place`]: ../ptr/fn.drop_in_place.html
540 /// [`HashMap`]: ../../std/collections/struct.HashMap.html
541 ///
542 /// # Examples
543 ///
544 /// Here's an example of how a collection might make use of `needs_drop`:
545 ///
546 /// ```
547 /// use std::{mem, ptr};
548 ///
549 /// pub struct MyCollection<T> {
550 /// #   data: [T; 1],
551 ///     /* ... */
552 /// }
553 /// # impl<T> MyCollection<T> {
554 /// #   fn iter_mut(&mut self) -> &mut [T] { &mut self.data }
555 /// #   fn free_buffer(&mut self) {}
556 /// # }
557 ///
558 /// impl<T> Drop for MyCollection<T> {
559 ///     fn drop(&mut self) {
560 ///         unsafe {
561 ///             // drop the data
562 ///             if mem::needs_drop::<T>() {
563 ///                 for x in self.iter_mut() {
564 ///                     ptr::drop_in_place(x);
565 ///                 }
566 ///             }
567 ///             self.free_buffer();
568 ///         }
569 ///     }
570 /// }
571 /// ```
572 #[inline]
573 #[stable(feature = "needs_drop", since = "1.21.0")]
574 #[rustc_const_stable(feature = "const_needs_drop", since = "1.36.0")]
575 pub const fn needs_drop<T>() -> bool {
576     intrinsics::needs_drop::<T>()
577 }
578
579 /// Returns the value of type `T` represented by the all-zero byte-pattern.
580 ///
581 /// This means that, for example, the padding byte in `(u8, u16)` is not
582 /// necessarily zeroed.
583 ///
584 /// There is no guarantee that an all-zero byte-pattern represents a valid value of
585 /// some type `T`. For example, the all-zero byte-pattern is not a valid value
586 /// for reference types (`&T` and `&mut T`). Using `zeroed` on such types
587 /// causes immediate [undefined behavior][ub] because [the Rust compiler assumes][inv]
588 /// that there always is a valid value in a variable it considers initialized.
589 ///
590 /// This has the same effect as [`MaybeUninit::zeroed().assume_init()`][zeroed].
591 /// It is useful for FFI sometimes, but should generally be avoided.
592 ///
593 /// [zeroed]: union.MaybeUninit.html#method.zeroed
594 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
595 /// [inv]: union.MaybeUninit.html#initialization-invariant
596 ///
597 /// # Examples
598 ///
599 /// Correct usage of this function: initializing an integer with zero.
600 ///
601 /// ```
602 /// use std::mem;
603 ///
604 /// let x: i32 = unsafe { mem::zeroed() };
605 /// assert_eq!(0, x);
606 /// ```
607 ///
608 /// *Incorrect* usage of this function: initializing a reference with zero.
609 ///
610 /// ```rust,no_run
611 /// # #![allow(invalid_value)]
612 /// use std::mem;
613 ///
614 /// let _x: &i32 = unsafe { mem::zeroed() }; // Undefined behavior!
615 /// ```
616 #[inline(always)]
617 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
618 #[allow(deprecated_in_future)]
619 #[allow(deprecated)]
620 #[rustc_diagnostic_item = "mem_zeroed"]
621 pub unsafe fn zeroed<T>() -> T {
622     intrinsics::assert_zero_valid::<T>();
623     MaybeUninit::zeroed().assume_init()
624 }
625
626 /// Bypasses Rust's normal memory-initialization checks by pretending to
627 /// produce a value of type `T`, while doing nothing at all.
628 ///
629 /// **This function is deprecated.** Use [`MaybeUninit<T>`] instead.
630 ///
631 /// The reason for deprecation is that the function basically cannot be used
632 /// correctly: it has the same effect as [`MaybeUninit::uninit().assume_init()`][uninit].
633 /// As the [`assume_init` documentation][assume_init] explains,
634 /// [the Rust compiler assumes][inv] that values are properly initialized.
635 /// As a consequence, calling e.g. `mem::uninitialized::<bool>()` causes immediate
636 /// undefined behavior for returning a `bool` that is not definitely either `true`
637 /// or `false`. Worse, truly uninitialized memory like what gets returned here
638 /// is special in that the compiler knows that it does not have a fixed value.
639 /// This makes it undefined behavior to have uninitialized data in a variable even
640 /// if that variable has an integer type.
641 /// (Notice that the rules around uninitialized integers are not finalized yet, but
642 /// until they are, it is advisable to avoid them.)
643 ///
644 /// [`MaybeUninit<T>`]: union.MaybeUninit.html
645 /// [uninit]: union.MaybeUninit.html#method.uninit
646 /// [assume_init]: union.MaybeUninit.html#method.assume_init
647 /// [inv]: union.MaybeUninit.html#initialization-invariant
648 #[inline(always)]
649 #[rustc_deprecated(since = "1.39.0", reason = "use `mem::MaybeUninit` instead")]
650 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
651 #[allow(deprecated_in_future)]
652 #[allow(deprecated)]
653 #[rustc_diagnostic_item = "mem_uninitialized"]
654 pub unsafe fn uninitialized<T>() -> T {
655     intrinsics::assert_uninit_valid::<T>();
656     MaybeUninit::uninit().assume_init()
657 }
658
659 /// Swaps the values at two mutable locations, without deinitializing either one.
660 ///
661 /// # Examples
662 ///
663 /// ```
664 /// use std::mem;
665 ///
666 /// let mut x = 5;
667 /// let mut y = 42;
668 ///
669 /// mem::swap(&mut x, &mut y);
670 ///
671 /// assert_eq!(42, x);
672 /// assert_eq!(5, y);
673 /// ```
674 #[inline]
675 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
676 pub fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) {
677     // SAFETY: the raw pointers have been created from safe mutable references satisfying all the
678     // constraints on `ptr::swap_nonoverlapping_one`
679     unsafe {
680         ptr::swap_nonoverlapping_one(x, y);
681     }
682 }
683
684 /// Replaces `dest` with the default value of `T`, returning the previous `dest` value.
685 ///
686 /// # Examples
687 ///
688 /// A simple example:
689 ///
690 /// ```
691 /// use std::mem;
692 ///
693 /// let mut v: Vec<i32> = vec![1, 2];
694 ///
695 /// let old_v = mem::take(&mut v);
696 /// assert_eq!(vec![1, 2], old_v);
697 /// assert!(v.is_empty());
698 /// ```
699 ///
700 /// `take` allows taking ownership of a struct field by replacing it with an "empty" value.
701 /// Without `take` you can run into issues like these:
702 ///
703 /// ```compile_fail,E0507
704 /// struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
705 ///
706 /// impl<T> Buffer<T> {
707 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
708 ///         // error: cannot move out of dereference of `&mut`-pointer
709 ///         let buf = self.buf;
710 ///         self.buf = Vec::new();
711 ///         buf
712 ///     }
713 /// }
714 /// ```
715 ///
716 /// Note that `T` does not necessarily implement [`Clone`], so it can't even clone and reset
717 /// `self.buf`. But `take` can be used to disassociate the original value of `self.buf` from
718 /// `self`, allowing it to be returned:
719 ///
720 /// ```
721 /// use std::mem;
722 ///
723 /// # struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
724 /// impl<T> Buffer<T> {
725 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
726 ///         mem::take(&mut self.buf)
727 ///     }
728 /// }
729 ///
730 /// let mut buffer = Buffer { buf: vec![0, 1] };
731 /// assert_eq!(buffer.buf.len(), 2);
732 ///
733 /// assert_eq!(buffer.get_and_reset(), vec![0, 1]);
734 /// assert_eq!(buffer.buf.len(), 0);
735 /// ```
736 ///
737 /// [`Clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html
738 #[inline]
739 #[stable(feature = "mem_take", since = "1.40.0")]
740 pub fn take<T: Default>(dest: &mut T) -> T {
741     replace(dest, T::default())
742 }
743
744 /// Moves `src` into the referenced `dest`, returning the previous `dest` value.
745 ///
746 /// Neither value is dropped.
747 ///
748 /// # Examples
749 ///
750 /// A simple example:
751 ///
752 /// ```
753 /// use std::mem;
754 ///
755 /// let mut v: Vec<i32> = vec![1, 2];
756 ///
757 /// let old_v = mem::replace(&mut v, vec![3, 4, 5]);
758 /// assert_eq!(vec![1, 2], old_v);
759 /// assert_eq!(vec![3, 4, 5], v);
760 /// ```
761 ///
762 /// `replace` allows consumption of a struct field by replacing it with another value.
763 /// Without `replace` you can run into issues like these:
764 ///
765 /// ```compile_fail,E0507
766 /// struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
767 ///
768 /// impl<T> Buffer<T> {
769 ///     fn replace_index(&mut self, i: usize, v: T) -> T {
770 ///         // error: cannot move out of dereference of `&mut`-pointer
771 ///         let t = self.buf[i];
772 ///         self.buf[i] = v;
773 ///         t
774 ///     }
775 /// }
776 /// ```
777 ///
778 /// Note that `T` does not necessarily implement [`Clone`], so we can't even clone `self.buf[i]` to
779 /// avoid the move. But `replace` can be used to disassociate the original value at that index from
780 /// `self`, allowing it to be returned:
781 ///
782 /// ```
783 /// # #![allow(dead_code)]
784 /// use std::mem;
785 ///
786 /// # struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
787 /// impl<T> Buffer<T> {
788 ///     fn replace_index(&mut self, i: usize, v: T) -> T {
789 ///         mem::replace(&mut self.buf[i], v)
790 ///     }
791 /// }
792 ///
793 /// let mut buffer = Buffer { buf: vec![0, 1] };
794 /// assert_eq!(buffer.buf[0], 0);
795 ///
796 /// assert_eq!(buffer.replace_index(0, 2), 0);
797 /// assert_eq!(buffer.buf[0], 2);
798 /// ```
799 ///
800 /// [`Clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html
801 #[inline]
802 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
803 #[must_use = "if you don't need the old value, you can just assign the new value directly"]
804 pub fn replace<T>(dest: &mut T, mut src: T) -> T {
805     swap(dest, &mut src);
806     src
807 }
808
809 /// Disposes of a value.
810 ///
811 /// This does so by calling the argument's implementation of [`Drop`][drop].
812 ///
813 /// This effectively does nothing for types which implement `Copy`, e.g.
814 /// integers. Such values are copied and _then_ moved into the function, so the
815 /// value persists after this function call.
816 ///
817 /// This function is not magic; it is literally defined as
818 ///
819 /// ```
820 /// pub fn drop<T>(_x: T) { }
821 /// ```
822 ///
823 /// Because `_x` is moved into the function, it is automatically dropped before
824 /// the function returns.
825 ///
826 /// [drop]: ../ops/trait.Drop.html
827 ///
828 /// # Examples
829 ///
830 /// Basic usage:
831 ///
832 /// ```
833 /// let v = vec![1, 2, 3];
834 ///
835 /// drop(v); // explicitly drop the vector
836 /// ```
837 ///
838 /// Since [`RefCell`] enforces the borrow rules at runtime, `drop` can
839 /// release a [`RefCell`] borrow:
840 ///
841 /// ```
842 /// use std::cell::RefCell;
843 ///
844 /// let x = RefCell::new(1);
845 ///
846 /// let mut mutable_borrow = x.borrow_mut();
847 /// *mutable_borrow = 1;
848 ///
849 /// drop(mutable_borrow); // relinquish the mutable borrow on this slot
850 ///
851 /// let borrow = x.borrow();
852 /// println!("{}", *borrow);
853 /// ```
854 ///
855 /// Integers and other types implementing [`Copy`] are unaffected by `drop`.
856 ///
857 /// ```
858 /// #[derive(Copy, Clone)]
859 /// struct Foo(u8);
860 ///
861 /// let x = 1;
862 /// let y = Foo(2);
863 /// drop(x); // a copy of `x` is moved and dropped
864 /// drop(y); // a copy of `y` is moved and dropped
865 ///
866 /// println!("x: {}, y: {}", x, y.0); // still available
867 /// ```
868 ///
869 /// [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
870 /// [`Copy`]: ../../std/marker/trait.Copy.html
871 #[inline]
872 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
873 pub fn drop<T>(_x: T) {}
874
875 /// Interprets `src` as having type `&U`, and then reads `src` without moving
876 /// the contained value.
877 ///
878 /// This function will unsafely assume the pointer `src` is valid for
879 /// [`size_of::<U>`][size_of] bytes by transmuting `&T` to `&U` and then reading
880 /// the `&U`. It will also unsafely create a copy of the contained value instead of
881 /// moving out of `src`.
882 ///
883 /// It is not a compile-time error if `T` and `U` have different sizes, but it
884 /// is highly encouraged to only invoke this function where `T` and `U` have the
885 /// same size. This function triggers [undefined behavior][ub] if `U` is larger than
886 /// `T`.
887 ///
888 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
889 /// [size_of]: fn.size_of.html
890 ///
891 /// # Examples
892 ///
893 /// ```
894 /// use std::mem;
895 ///
896 /// #[repr(packed)]
897 /// struct Foo {
898 ///     bar: u8,
899 /// }
900 ///
901 /// let foo_array = [10u8];
902 ///
903 /// unsafe {
904 ///     // Copy the data from 'foo_array' and treat it as a 'Foo'
905 ///     let mut foo_struct: Foo = mem::transmute_copy(&foo_array);
906 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 10);
907 ///
908 ///     // Modify the copied data
909 ///     foo_struct.bar = 20;
910 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 20);
911 /// }
912 ///
913 /// // The contents of 'foo_array' should not have changed
914 /// assert_eq!(foo_array, [10]);
915 /// ```
916 #[inline]
917 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
918 pub unsafe fn transmute_copy<T, U>(src: &T) -> U {
919     // If U has a higher alignment requirement, src may not be suitably aligned.
920     if align_of::<U>() > align_of::<T>() {
921         ptr::read_unaligned(src as *const T as *const U)
922     } else {
923         ptr::read(src as *const T as *const U)
924     }
925 }
926
927 /// Opaque type representing the discriminant of an enum.
928 ///
929 /// See the [`discriminant`] function in this module for more information.
930 ///
931 /// [`discriminant`]: fn.discriminant.html
932 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
933 pub struct Discriminant<T>(<T as DiscriminantKind>::Discriminant);
934
935 // N.B. These trait implementations cannot be derived because we don't want any bounds on T.
936
937 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
938 impl<T> Copy for Discriminant<T> {}
939
940 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
941 impl<T> clone::Clone for Discriminant<T> {
942     fn clone(&self) -> Self {
943         *self
944     }
945 }
946
947 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
948 impl<T> cmp::PartialEq for Discriminant<T> {
949     fn eq(&self, rhs: &Self) -> bool {
950         self.0 == rhs.0
951     }
952 }
953
954 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
955 impl<T> cmp::Eq for Discriminant<T> {}
956
957 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
958 impl<T> hash::Hash for Discriminant<T> {
959     fn hash<H: hash::Hasher>(&self, state: &mut H) {
960         self.0.hash(state);
961     }
962 }
963
964 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
965 impl<T> fmt::Debug for Discriminant<T> {
966     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
967         fmt.debug_tuple("Discriminant").field(&self.0).finish()
968     }
969 }
970
971 /// Returns a value uniquely identifying the enum variant in `v`.
972 ///
973 /// If `T` is not an enum, calling this function will not result in undefined behavior, but the
974 /// return value is unspecified.
975 ///
976 /// # Stability
977 ///
978 /// The discriminant of an enum variant may change if the enum definition changes. A discriminant
979 /// of some variant will not change between compilations with the same compiler.
980 ///
981 /// # Examples
982 ///
983 /// This can be used to compare enums that carry data, while disregarding
984 /// the actual data:
985 ///
986 /// ```
987 /// use std::mem;
988 ///
989 /// enum Foo { A(&'static str), B(i32), C(i32) }
990 ///
991 /// assert_eq!(mem::discriminant(&Foo::A("bar")), mem::discriminant(&Foo::A("baz")));
992 /// assert_eq!(mem::discriminant(&Foo::B(1)), mem::discriminant(&Foo::B(2)));
993 /// assert_ne!(mem::discriminant(&Foo::B(3)), mem::discriminant(&Foo::C(3)));
994 /// ```
995 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
996 #[rustc_const_unstable(feature = "const_discriminant", issue = "69821")]
997 pub const fn discriminant<T>(v: &T) -> Discriminant<T> {
998     Discriminant(intrinsics::discriminant_value(v))
999 }