]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libcore/mem.rs
Auto merge of #52712 - oli-obk:const_eval_cleanups, r=RalfJung
[rust.git] / src / libcore / mem.rs
1 // Copyright 2012-2014 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
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4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 //! Basic functions for dealing with memory.
12 //!
13 //! This module contains functions for querying the size and alignment of
14 //! types, initializing and manipulating memory.
15
16 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
17
18 use clone;
19 use cmp;
20 use fmt;
21 use future::{Future, UnsafeFutureObj};
22 use hash;
23 use intrinsics;
24 use marker::{Copy, PhantomData, Sized, Unpin, Unsize};
25 use ptr;
26 use task::{Context, Poll};
27 use ops::{Deref, DerefMut, CoerceUnsized};
28
29 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
30 pub use intrinsics::transmute;
31
32 /// Leaks a value: takes ownership and "forgets" about the value **without running
33 /// its destructor**.
34 ///
35 /// Any resources the value manages, such as heap memory or a file handle, will linger
36 /// forever in an unreachable state.
37 ///
38 /// If you want to dispose of a value properly, running its destructor, see
39 /// [`mem::drop`][drop].
40 ///
41 /// # Safety
42 ///
43 /// `forget` is not marked as `unsafe`, because Rust's safety guarantees
44 /// do not include a guarantee that destructors will always run. For example,
45 /// a program can create a reference cycle using [`Rc`][rc], or call
46 /// [`process::exit`][exit] to exit without running destructors. Thus, allowing
47 /// `mem::forget` from safe code does not fundamentally change Rust's safety
48 /// guarantees.
49 ///
50 /// That said, leaking resources such as memory or I/O objects is usually undesirable,
51 /// so `forget` is only recommended for specialized use cases like those shown below.
52 ///
53 /// Because forgetting a value is allowed, any `unsafe` code you write must
54 /// allow for this possibility. You cannot return a value and expect that the
55 /// caller will necessarily run the value's destructor.
56 ///
57 /// [rc]: ../../std/rc/struct.Rc.html
58 /// [exit]: ../../std/process/fn.exit.html
59 ///
60 /// # Examples
61 ///
62 /// Leak some heap memory by never deallocating it:
63 ///
64 /// ```
65 /// use std::mem;
66 ///
67 /// let heap_memory = Box::new(3);
68 /// mem::forget(heap_memory);
69 /// ```
70 ///
71 /// Leak an I/O object, never closing the file:
72 ///
73 /// ```no_run
74 /// use std::mem;
75 /// use std::fs::File;
76 ///
77 /// let file = File::open("foo.txt").unwrap();
78 /// mem::forget(file);
79 /// ```
80 ///
81 /// The practical use cases for `forget` are rather specialized and mainly come
82 /// up in unsafe or FFI code.
83 ///
84 /// ## Use case 1
85 ///
86 /// You have created an uninitialized value using [`mem::uninitialized`][uninit].
87 /// You must either initialize or `forget` it on every computation path before
88 /// Rust drops it automatically, like at the end of a scope or after a panic.
89 /// Running the destructor on an uninitialized value would be [undefined behavior][ub].
90 ///
91 /// ```
92 /// use std::mem;
93 /// use std::ptr;
94 ///
95 /// # let some_condition = false;
96 /// unsafe {
97 ///     let mut uninit_vec: Vec<u32> = mem::uninitialized();
98 ///
99 ///     if some_condition {
100 ///         // Initialize the variable.
101 ///         ptr::write(&mut uninit_vec, Vec::new());
102 ///     } else {
103 ///         // Forget the uninitialized value so its destructor doesn't run.
104 ///         mem::forget(uninit_vec);
105 ///     }
106 /// }
107 /// ```
108 ///
109 /// ## Use case 2
110 ///
111 /// You have duplicated the bytes making up a value, without doing a proper
112 /// [`Clone`][clone]. You need the value's destructor to run only once,
113 /// because a double `free` is undefined behavior.
114 ///
115 /// An example is a possible implementation of [`mem::swap`][swap]:
116 ///
117 /// ```
118 /// use std::mem;
119 /// use std::ptr;
120 ///
121 /// # #[allow(dead_code)]
122 /// fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) {
123 ///     unsafe {
124 ///         // Give ourselves some scratch space to work with
125 ///         let mut t: T = mem::uninitialized();
126 ///
127 ///         // Perform the swap, `&mut` pointers never alias
128 ///         ptr::copy_nonoverlapping(&*x, &mut t, 1);
129 ///         ptr::copy_nonoverlapping(&*y, x, 1);
130 ///         ptr::copy_nonoverlapping(&t, y, 1);
131 ///
132 ///         // y and t now point to the same thing, but we need to completely
133 ///         // forget `t` because we do not want to run the destructor for `T`
134 ///         // on its value, which is still owned somewhere outside this function.
135 ///         mem::forget(t);
136 ///     }
137 /// }
138 /// ```
139 ///
140 /// ## Use case 3
141 ///
142 /// You are transferring ownership across a [FFI] boundary to code written in
143 /// another language. You need to `forget` the value on the Rust side because Rust
144 /// code is no longer responsible for it.
145 ///
146 /// ```no_run
147 /// use std::mem;
148 ///
149 /// extern "C" {
150 ///     fn my_c_function(x: *const u32);
151 /// }
152 ///
153 /// let x: Box<u32> = Box::new(3);
154 ///
155 /// // Transfer ownership into C code.
156 /// unsafe {
157 ///     my_c_function(&*x);
158 /// }
159 /// mem::forget(x);
160 /// ```
161 ///
162 /// In this case, C code must call back into Rust to free the object. Calling C's `free`
163 /// function on a [`Box`][box] is *not* safe! Also, `Box` provides an [`into_raw`][into_raw]
164 /// method which is the preferred way to do this in practice.
165 ///
166 /// [drop]: fn.drop.html
167 /// [uninit]: fn.uninitialized.html
168 /// [clone]: ../clone/trait.Clone.html
169 /// [swap]: fn.swap.html
170 /// [FFI]: ../../book/first-edition/ffi.html
171 /// [box]: ../../std/boxed/struct.Box.html
172 /// [into_raw]: ../../std/boxed/struct.Box.html#method.into_raw
173 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
174 #[inline]
175 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
176 pub fn forget<T>(t: T) {
177     ManuallyDrop::new(t);
178 }
179
180 /// Returns the size of a type in bytes.
181 ///
182 /// More specifically, this is the offset in bytes between successive elements
183 /// in an array with that item type including alignment padding. Thus, for any
184 /// type `T` and length `n`, `[T; n]` has a size of `n * size_of::<T>()`.
185 ///
186 /// In general, the size of a type is not stable across compilations, but
187 /// specific types such as primitives are.
188 ///
189 /// The following table gives the size for primitives.
190 ///
191 /// Type | size_of::\<Type>()
192 /// ---- | ---------------
193 /// () | 0
194 /// bool | 1
195 /// u8 | 1
196 /// u16 | 2
197 /// u32 | 4
198 /// u64 | 8
199 /// u128 | 16
200 /// i8 | 1
201 /// i16 | 2
202 /// i32 | 4
203 /// i64 | 8
204 /// i128 | 16
205 /// f32 | 4
206 /// f64 | 8
207 /// char | 4
208 ///
209 /// Furthermore, `usize` and `isize` have the same size.
210 ///
211 /// The types `*const T`, `&T`, `Box<T>`, `Option<&T>`, and `Option<Box<T>>` all have
212 /// the same size. If `T` is Sized, all of those types have the same size as `usize`.
213 ///
214 /// The mutability of a pointer does not change its size. As such, `&T` and `&mut T`
215 /// have the same size. Likewise for `*const T` and `*mut T`.
216 ///
217 /// # Size of `#[repr(C)]` items
218 ///
219 /// The `C` representation for items has a defined layout. With this layout,
220 /// the size of items is also stable as long as all fields have a stable size.
221 ///
222 /// ## Size of Structs
223 ///
224 /// For `structs`, the size is determined by the following algorithm.
225 ///
226 /// For each field in the struct ordered by declaration order:
227 ///
228 /// 1. Add the size of the field.
229 /// 2. Round up the current size to the nearest multiple of the next field's [alignment].
230 ///
231 /// Finally, round the size of the struct to the nearest multiple of its [alignment].
232 /// The alignment of the struct is usually the largest alignment of all its
233 /// fields; this can be changed with the use of `repr(align(N))`.
234 ///
235 /// Unlike `C`, zero sized structs are not rounded up to one byte in size.
236 ///
237 /// ## Size of Enums
238 ///
239 /// Enums that carry no data other than the descriminant have the same size as C enums
240 /// on the platform they are compiled for.
241 ///
242 /// ## Size of Unions
243 ///
244 /// The size of a union is the size of its largest field.
245 ///
246 /// Unlike `C`, zero sized unions are not rounded up to one byte in size.
247 ///
248 /// # Examples
249 ///
250 /// ```
251 /// use std::mem;
252 ///
253 /// // Some primitives
254 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<i32>());
255 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<f64>());
256 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<()>());
257 ///
258 /// // Some arrays
259 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<[i32; 2]>());
260 /// assert_eq!(12, mem::size_of::<[i32; 3]>());
261 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<[i32; 0]>());
262 ///
263 ///
264 /// // Pointer size equality
265 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<*const i32>());
266 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Box<i32>>());
267 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Option<&i32>>());
268 /// assert_eq!(mem::size_of::<Box<i32>>(), mem::size_of::<Option<Box<i32>>>());
269 /// ```
270 ///
271 /// Using `#[repr(C)]`.
272 ///
273 /// ```
274 /// use std::mem;
275 ///
276 /// #[repr(C)]
277 /// struct FieldStruct {
278 ///     first: u8,
279 ///     second: u16,
280 ///     third: u8
281 /// }
282 ///
283 /// // The size of the first field is 1, so add 1 to the size. Size is 1.
284 /// // The alignment of the second field is 2, so add 1 to the size for padding. Size is 2.
285 /// // The size of the second field is 2, so add 2 to the size. Size is 4.
286 /// // The alignment of the third field is 1, so add 0 to the size for padding. Size is 4.
287 /// // The size of the third field is 1, so add 1 to the size. Size is 5.
288 /// // Finally, the alignment of the struct is 2 (because the largest alignment amongst its
289 /// // fields is 2), so add 1 to the size for padding. Size is 6.
290 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<FieldStruct>());
291 ///
292 /// #[repr(C)]
293 /// struct TupleStruct(u8, u16, u8);
294 ///
295 /// // Tuple structs follow the same rules.
296 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<TupleStruct>());
297 ///
298 /// // Note that reordering the fields can lower the size. We can remove both padding bytes
299 /// // by putting `third` before `second`.
300 /// #[repr(C)]
301 /// struct FieldStructOptimized {
302 ///     first: u8,
303 ///     third: u8,
304 ///     second: u16
305 /// }
306 ///
307 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<FieldStructOptimized>());
308 ///
309 /// // Union size is the size of the largest field.
310 /// #[repr(C)]
311 /// union ExampleUnion {
312 ///     smaller: u8,
313 ///     larger: u16
314 /// }
315 ///
316 /// assert_eq!(2, mem::size_of::<ExampleUnion>());
317 /// ```
318 ///
319 /// [alignment]: ./fn.align_of.html
320 #[inline]
321 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
322 pub const fn size_of<T>() -> usize {
323     unsafe { intrinsics::size_of::<T>() }
324 }
325
326 /// Returns the size of the pointed-to value in bytes.
327 ///
328 /// This is usually the same as `size_of::<T>()`. However, when `T` *has* no
329 /// statically known size, e.g. a slice [`[T]`][slice] or a [trait object],
330 /// then `size_of_val` can be used to get the dynamically-known size.
331 ///
332 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
333 /// [trait object]: ../../book/first-edition/trait-objects.html
334 ///
335 /// # Examples
336 ///
337 /// ```
338 /// use std::mem;
339 ///
340 /// assert_eq!(4, mem::size_of_val(&5i32));
341 ///
342 /// let x: [u8; 13] = [0; 13];
343 /// let y: &[u8] = &x;
344 /// assert_eq!(13, mem::size_of_val(y));
345 /// ```
346 #[inline]
347 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
348 pub fn size_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
349     unsafe { intrinsics::size_of_val(val) }
350 }
351
352 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
353 ///
354 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
355 ///
356 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
357 ///
358 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
359 ///
360 /// # Examples
361 ///
362 /// ```
363 /// # #![allow(deprecated)]
364 /// use std::mem;
365 ///
366 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of::<i32>());
367 /// ```
368 #[inline]
369 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
370 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of` instead", since = "1.2.0")]
371 pub fn min_align_of<T>() -> usize {
372     unsafe { intrinsics::min_align_of::<T>() }
373 }
374
375 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
376 ///
377 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
378 ///
379 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
380 ///
381 /// # Examples
382 ///
383 /// ```
384 /// # #![allow(deprecated)]
385 /// use std::mem;
386 ///
387 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of_val(&5i32));
388 /// ```
389 #[inline]
390 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
391 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of_val` instead", since = "1.2.0")]
392 pub fn min_align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
393     unsafe { intrinsics::min_align_of_val(val) }
394 }
395
396 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
397 ///
398 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
399 ///
400 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
401 ///
402 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
403 ///
404 /// # Examples
405 ///
406 /// ```
407 /// use std::mem;
408 ///
409 /// assert_eq!(4, mem::align_of::<i32>());
410 /// ```
411 #[inline]
412 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
413 pub const fn align_of<T>() -> usize {
414     unsafe { intrinsics::min_align_of::<T>() }
415 }
416
417 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
418 ///
419 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
420 ///
421 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
422 ///
423 /// # Examples
424 ///
425 /// ```
426 /// use std::mem;
427 ///
428 /// assert_eq!(4, mem::align_of_val(&5i32));
429 /// ```
430 #[inline]
431 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
432 pub fn align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
433     unsafe { intrinsics::min_align_of_val(val) }
434 }
435
436 /// Returns whether dropping values of type `T` matters.
437 ///
438 /// This is purely an optimization hint, and may be implemented conservatively:
439 /// it may return `true` for types that don't actually need to be dropped.
440 /// As such always returning `true` would be a valid implementation of
441 /// this function. However if this function actually returns `false`, then you
442 /// can be certain dropping `T` has no side effect.
443 ///
444 /// Low level implementations of things like collections, which need to manually
445 /// drop their data, should use this function to avoid unnecessarily
446 /// trying to drop all their contents when they are destroyed. This might not
447 /// make a difference in release builds (where a loop that has no side-effects
448 /// is easily detected and eliminated), but is often a big win for debug builds.
449 ///
450 /// Note that `ptr::drop_in_place` already performs this check, so if your workload
451 /// can be reduced to some small number of drop_in_place calls, using this is
452 /// unnecessary. In particular note that you can drop_in_place a slice, and that
453 /// will do a single needs_drop check for all the values.
454 ///
455 /// Types like Vec therefore just `drop_in_place(&mut self[..])` without using
456 /// needs_drop explicitly. Types like HashMap, on the other hand, have to drop
457 /// values one at a time and should use this API.
458 ///
459 ///
460 /// # Examples
461 ///
462 /// Here's an example of how a collection might make use of needs_drop:
463 ///
464 /// ```
465 /// use std::{mem, ptr};
466 ///
467 /// pub struct MyCollection<T> {
468 /// #   data: [T; 1],
469 ///     /* ... */
470 /// }
471 /// # impl<T> MyCollection<T> {
472 /// #   fn iter_mut(&mut self) -> &mut [T] { &mut self.data }
473 /// #   fn free_buffer(&mut self) {}
474 /// # }
475 ///
476 /// impl<T> Drop for MyCollection<T> {
477 ///     fn drop(&mut self) {
478 ///         unsafe {
479 ///             // drop the data
480 ///             if mem::needs_drop::<T>() {
481 ///                 for x in self.iter_mut() {
482 ///                     ptr::drop_in_place(x);
483 ///                 }
484 ///             }
485 ///             self.free_buffer();
486 ///         }
487 ///     }
488 /// }
489 /// ```
490 #[inline]
491 #[stable(feature = "needs_drop", since = "1.21.0")]
492 pub fn needs_drop<T>() -> bool {
493     unsafe { intrinsics::needs_drop::<T>() }
494 }
495
496 /// Creates a value whose bytes are all zero.
497 ///
498 /// This has the same effect as allocating space with
499 /// [`mem::uninitialized`][uninit] and then zeroing it out. It is useful for
500 /// [FFI] sometimes, but should generally be avoided.
501 ///
502 /// There is no guarantee that an all-zero byte-pattern represents a valid value of
503 /// some type `T`. If `T` has a destructor and the value is destroyed (due to
504 /// a panic or the end of a scope) before being initialized, then the destructor
505 /// will run on zeroed data, likely leading to [undefined behavior][ub].
506 ///
507 /// See also the documentation for [`mem::uninitialized`][uninit], which has
508 /// many of the same caveats.
509 ///
510 /// [uninit]: fn.uninitialized.html
511 /// [FFI]: ../../book/first-edition/ffi.html
512 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
513 ///
514 /// # Examples
515 ///
516 /// ```
517 /// use std::mem;
518 ///
519 /// let x: i32 = unsafe { mem::zeroed() };
520 /// assert_eq!(0, x);
521 /// ```
522 #[inline]
523 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
524 pub unsafe fn zeroed<T>() -> T {
525     intrinsics::init()
526 }
527
528 /// Bypasses Rust's normal memory-initialization checks by pretending to
529 /// produce a value of type `T`, while doing nothing at all.
530 ///
531 /// **This is incredibly dangerous and should not be done lightly. Deeply
532 /// consider initializing your memory with a default value instead.**
533 ///
534 /// This is useful for [FFI] functions and initializing arrays sometimes,
535 /// but should generally be avoided.
536 ///
537 /// [FFI]: ../../book/first-edition/ffi.html
538 ///
539 /// # Undefined behavior
540 ///
541 /// It is [undefined behavior][ub] to read uninitialized memory, even just an
542 /// uninitialized boolean. For instance, if you branch on the value of such
543 /// a boolean, your program may take one, both, or neither of the branches.
544 ///
545 /// Writing to the uninitialized value is similarly dangerous. Rust believes the
546 /// value is initialized, and will therefore try to [`Drop`] the uninitialized
547 /// value and its fields if you try to overwrite it in a normal manner. The only way
548 /// to safely initialize an uninitialized value is with [`ptr::write`][write],
549 /// [`ptr::copy`][copy], or [`ptr::copy_nonoverlapping`][copy_no].
550 ///
551 /// If the value does implement [`Drop`], it must be initialized before
552 /// it goes out of scope (and therefore would be dropped). Note that this
553 /// includes a `panic` occurring and unwinding the stack suddenly.
554 ///
555 /// # Examples
556 ///
557 /// Here's how to safely initialize an array of [`Vec`]s.
558 ///
559 /// ```
560 /// use std::mem;
561 /// use std::ptr;
562 ///
563 /// // Only declare the array. This safely leaves it
564 /// // uninitialized in a way that Rust will track for us.
565 /// // However we can't initialize it element-by-element
566 /// // safely, and we can't use the `[value; 1000]`
567 /// // constructor because it only works with `Copy` data.
568 /// let mut data: [Vec<u32>; 1000];
569 ///
570 /// unsafe {
571 ///     // So we need to do this to initialize it.
572 ///     data = mem::uninitialized();
573 ///
574 ///     // DANGER ZONE: if anything panics or otherwise
575 ///     // incorrectly reads the array here, we will have
576 ///     // Undefined Behavior.
577 ///
578 ///     // It's ok to mutably iterate the data, since this
579 ///     // doesn't involve reading it at all.
580 ///     // (ptr and len are statically known for arrays)
581 ///     for elem in &mut data[..] {
582 ///         // *elem = Vec::new() would try to drop the
583 ///         // uninitialized memory at `elem` -- bad!
584 ///         //
585 ///         // Vec::new doesn't allocate or do really
586 ///         // anything. It's only safe to call here
587 ///         // because we know it won't panic.
588 ///         ptr::write(elem, Vec::new());
589 ///     }
590 ///
591 ///     // SAFE ZONE: everything is initialized.
592 /// }
593 ///
594 /// println!("{:?}", &data[0]);
595 /// ```
596 ///
597 /// This example emphasizes exactly how delicate and dangerous using `mem::uninitialized`
598 /// can be. Note that the [`vec!`] macro *does* let you initialize every element with a
599 /// value that is only [`Clone`], so the following is semantically equivalent and
600 /// vastly less dangerous, as long as you can live with an extra heap
601 /// allocation:
602 ///
603 /// ```
604 /// let data: Vec<Vec<u32>> = vec![Vec::new(); 1000];
605 /// println!("{:?}", &data[0]);
606 /// ```
607 ///
608 /// [`Vec`]: ../../std/vec/struct.Vec.html
609 /// [`vec!`]: ../../std/macro.vec.html
610 /// [`Clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html
611 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
612 /// [write]: ../ptr/fn.write.html
613 /// [copy]: ../intrinsics/fn.copy.html
614 /// [copy_no]: ../intrinsics/fn.copy_nonoverlapping.html
615 /// [`Drop`]: ../ops/trait.Drop.html
616 #[inline]
617 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
618 pub unsafe fn uninitialized<T>() -> T {
619     intrinsics::uninit()
620 }
621
622 /// Swaps the values at two mutable locations, without deinitializing either one.
623 ///
624 /// # Examples
625 ///
626 /// ```
627 /// use std::mem;
628 ///
629 /// let mut x = 5;
630 /// let mut y = 42;
631 ///
632 /// mem::swap(&mut x, &mut y);
633 ///
634 /// assert_eq!(42, x);
635 /// assert_eq!(5, y);
636 /// ```
637 #[inline]
638 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
639 pub fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) {
640     unsafe {
641         ptr::swap_nonoverlapping_one(x, y);
642     }
643 }
644
645 /// Moves `src` into the referenced `dest`, returning the previous `dest` value.
646 ///
647 /// Neither value is dropped.
648 ///
649 /// # Examples
650 ///
651 /// A simple example:
652 ///
653 /// ```
654 /// use std::mem;
655 ///
656 /// let mut v: Vec<i32> = vec![1, 2];
657 ///
658 /// let old_v = mem::replace(&mut v, vec![3, 4, 5]);
659 /// assert_eq!(2, old_v.len());
660 /// assert_eq!(3, v.len());
661 /// ```
662 ///
663 /// `replace` allows consumption of a struct field by replacing it with another value.
664 /// Without `replace` you can run into issues like these:
665 ///
666 /// ```compile_fail,E0507
667 /// struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
668 ///
669 /// impl<T> Buffer<T> {
670 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
671 ///         // error: cannot move out of dereference of `&mut`-pointer
672 ///         let buf = self.buf;
673 ///         self.buf = Vec::new();
674 ///         buf
675 ///     }
676 /// }
677 /// ```
678 ///
679 /// Note that `T` does not necessarily implement [`Clone`], so it can't even clone and reset
680 /// `self.buf`. But `replace` can be used to disassociate the original value of `self.buf` from
681 /// `self`, allowing it to be returned:
682 ///
683 /// ```
684 /// # #![allow(dead_code)]
685 /// use std::mem;
686 ///
687 /// # struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
688 /// impl<T> Buffer<T> {
689 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
690 ///         mem::replace(&mut self.buf, Vec::new())
691 ///     }
692 /// }
693 /// ```
694 ///
695 /// [`Clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html
696 #[inline]
697 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
698 pub fn replace<T>(dest: &mut T, mut src: T) -> T {
699     swap(dest, &mut src);
700     src
701 }
702
703 /// Disposes of a value.
704 ///
705 /// While this does call the argument's implementation of [`Drop`][drop],
706 /// it will not release any borrows, as borrows are based on lexical scope.
707 ///
708 /// This effectively does nothing for
709 /// [types which implement `Copy`](../../book/first-edition/ownership.html#copy-types),
710 /// e.g. integers. Such values are copied and _then_ moved into the function,
711 /// so the value persists after this function call.
712 ///
713 /// This function is not magic; it is literally defined as
714 ///
715 /// ```
716 /// pub fn drop<T>(_x: T) { }
717 /// ```
718 ///
719 /// Because `_x` is moved into the function, it is automatically dropped before
720 /// the function returns.
721 ///
722 /// [drop]: ../ops/trait.Drop.html
723 ///
724 /// # Examples
725 ///
726 /// Basic usage:
727 ///
728 /// ```
729 /// let v = vec![1, 2, 3];
730 ///
731 /// drop(v); // explicitly drop the vector
732 /// ```
733 ///
734 /// Borrows are based on lexical scope, so this produces an error:
735 ///
736 /// ```compile_fail,E0502
737 /// let mut v = vec![1, 2, 3];
738 /// let x = &v[0];
739 ///
740 /// drop(x); // explicitly drop the reference, but the borrow still exists
741 ///
742 /// v.push(4); // error: cannot borrow `v` as mutable because it is also
743 ///            // borrowed as immutable
744 /// ```
745 ///
746 /// An inner scope is needed to fix this:
747 ///
748 /// ```
749 /// let mut v = vec![1, 2, 3];
750 ///
751 /// {
752 ///     let x = &v[0];
753 ///
754 ///     drop(x); // this is now redundant, as `x` is going out of scope anyway
755 /// }
756 ///
757 /// v.push(4); // no problems
758 /// ```
759 ///
760 /// Since [`RefCell`] enforces the borrow rules at runtime, `drop` can
761 /// release a [`RefCell`] borrow:
762 ///
763 /// ```
764 /// use std::cell::RefCell;
765 ///
766 /// let x = RefCell::new(1);
767 ///
768 /// let mut mutable_borrow = x.borrow_mut();
769 /// *mutable_borrow = 1;
770 ///
771 /// drop(mutable_borrow); // relinquish the mutable borrow on this slot
772 ///
773 /// let borrow = x.borrow();
774 /// println!("{}", *borrow);
775 /// ```
776 ///
777 /// Integers and other types implementing [`Copy`] are unaffected by `drop`.
778 ///
779 /// ```
780 /// #[derive(Copy, Clone)]
781 /// struct Foo(u8);
782 ///
783 /// let x = 1;
784 /// let y = Foo(2);
785 /// drop(x); // a copy of `x` is moved and dropped
786 /// drop(y); // a copy of `y` is moved and dropped
787 ///
788 /// println!("x: {}, y: {}", x, y.0); // still available
789 /// ```
790 ///
791 /// [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
792 /// [`Copy`]: ../../std/marker/trait.Copy.html
793 #[inline]
794 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
795 pub fn drop<T>(_x: T) { }
796
797 /// Interprets `src` as having type `&U`, and then reads `src` without moving
798 /// the contained value.
799 ///
800 /// This function will unsafely assume the pointer `src` is valid for
801 /// [`size_of::<U>`][size_of] bytes by transmuting `&T` to `&U` and then reading
802 /// the `&U`. It will also unsafely create a copy of the contained value instead of
803 /// moving out of `src`.
804 ///
805 /// It is not a compile-time error if `T` and `U` have different sizes, but it
806 /// is highly encouraged to only invoke this function where `T` and `U` have the
807 /// same size. This function triggers [undefined behavior][ub] if `U` is larger than
808 /// `T`.
809 ///
810 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
811 /// [size_of]: fn.size_of.html
812 ///
813 /// # Examples
814 ///
815 /// ```
816 /// use std::mem;
817 ///
818 /// #[repr(packed)]
819 /// struct Foo {
820 ///     bar: u8,
821 /// }
822 ///
823 /// let foo_slice = [10u8];
824 ///
825 /// unsafe {
826 ///     // Copy the data from 'foo_slice' and treat it as a 'Foo'
827 ///     let mut foo_struct: Foo = mem::transmute_copy(&foo_slice);
828 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 10);
829 ///
830 ///     // Modify the copied data
831 ///     foo_struct.bar = 20;
832 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 20);
833 /// }
834 ///
835 /// // The contents of 'foo_slice' should not have changed
836 /// assert_eq!(foo_slice, [10]);
837 /// ```
838 #[inline]
839 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
840 pub unsafe fn transmute_copy<T, U>(src: &T) -> U {
841     ptr::read(src as *const T as *const U)
842 }
843
844 /// Opaque type representing the discriminant of an enum.
845 ///
846 /// See the [`discriminant`] function in this module for more information.
847 ///
848 /// [`discriminant`]: fn.discriminant.html
849 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
850 pub struct Discriminant<T>(u64, PhantomData<fn() -> T>);
851
852 // N.B. These trait implementations cannot be derived because we don't want any bounds on T.
853
854 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
855 impl<T> Copy for Discriminant<T> {}
856
857 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
858 impl<T> clone::Clone for Discriminant<T> {
859     fn clone(&self) -> Self {
860         *self
861     }
862 }
863
864 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
865 impl<T> cmp::PartialEq for Discriminant<T> {
866     fn eq(&self, rhs: &Self) -> bool {
867         self.0 == rhs.0
868     }
869 }
870
871 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
872 impl<T> cmp::Eq for Discriminant<T> {}
873
874 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
875 impl<T> hash::Hash for Discriminant<T> {
876     fn hash<H: hash::Hasher>(&self, state: &mut H) {
877         self.0.hash(state);
878     }
879 }
880
881 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
882 impl<T> fmt::Debug for Discriminant<T> {
883     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
884         fmt.debug_tuple("Discriminant")
885            .field(&self.0)
886            .finish()
887     }
888 }
889
890 /// Returns a value uniquely identifying the enum variant in `v`.
891 ///
892 /// If `T` is not an enum, calling this function will not result in undefined behavior, but the
893 /// return value is unspecified.
894 ///
895 /// # Stability
896 ///
897 /// The discriminant of an enum variant may change if the enum definition changes. A discriminant
898 /// of some variant will not change between compilations with the same compiler.
899 ///
900 /// # Examples
901 ///
902 /// This can be used to compare enums that carry data, while disregarding
903 /// the actual data:
904 ///
905 /// ```
906 /// use std::mem;
907 ///
908 /// enum Foo { A(&'static str), B(i32), C(i32) }
909 ///
910 /// assert!(mem::discriminant(&Foo::A("bar")) == mem::discriminant(&Foo::A("baz")));
911 /// assert!(mem::discriminant(&Foo::B(1))     == mem::discriminant(&Foo::B(2)));
912 /// assert!(mem::discriminant(&Foo::B(3))     != mem::discriminant(&Foo::C(3)));
913 /// ```
914 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
915 pub fn discriminant<T>(v: &T) -> Discriminant<T> {
916     unsafe {
917         Discriminant(intrinsics::discriminant_value(v), PhantomData)
918     }
919 }
920
921 /// A wrapper to inhibit compiler from automatically calling `T`’s destructor.
922 ///
923 /// This wrapper is 0-cost.
924 ///
925 /// # Examples
926 ///
927 /// This wrapper helps with explicitly documenting the drop order dependencies between fields of
928 /// the type:
929 ///
930 /// ```rust
931 /// use std::mem::ManuallyDrop;
932 /// struct Peach;
933 /// struct Banana;
934 /// struct Melon;
935 /// struct FruitBox {
936 ///     // Immediately clear there’s something non-trivial going on with these fields.
937 ///     peach: ManuallyDrop<Peach>,
938 ///     melon: Melon, // Field that’s independent of the other two.
939 ///     banana: ManuallyDrop<Banana>,
940 /// }
941 ///
942 /// impl Drop for FruitBox {
943 ///     fn drop(&mut self) {
944 ///         unsafe {
945 ///             // Explicit ordering in which field destructors are run specified in the intuitive
946 ///             // location – the destructor of the structure containing the fields.
947 ///             // Moreover, one can now reorder fields within the struct however much they want.
948 ///             ManuallyDrop::drop(&mut self.peach);
949 ///             ManuallyDrop::drop(&mut self.banana);
950 ///         }
951 ///         // After destructor for `FruitBox` runs (this function), the destructor for Melon gets
952 ///         // invoked in the usual manner, as it is not wrapped in `ManuallyDrop`.
953 ///     }
954 /// }
955 /// ```
956 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
957 #[lang = "manually_drop"]
958 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
959 pub struct ManuallyDrop<T> {
960     value: T,
961 }
962
963 impl<T> ManuallyDrop<T> {
964     /// Wrap a value to be manually dropped.
965     ///
966     /// # Examples
967     ///
968     /// ```rust
969     /// use std::mem::ManuallyDrop;
970     /// ManuallyDrop::new(Box::new(()));
971     /// ```
972     #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
973     #[rustc_const_unstable(feature = "const_manually_drop_new")]
974     #[inline]
975     pub const fn new(value: T) -> ManuallyDrop<T> {
976         ManuallyDrop { value }
977     }
978
979     /// Extract the value from the ManuallyDrop container.
980     ///
981     /// # Examples
982     ///
983     /// ```rust
984     /// use std::mem::ManuallyDrop;
985     /// let x = ManuallyDrop::new(Box::new(()));
986     /// let _: Box<()> = ManuallyDrop::into_inner(x);
987     /// ```
988     #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
989     #[inline]
990     pub fn into_inner(slot: ManuallyDrop<T>) -> T {
991         slot.value
992     }
993
994     /// Manually drops the contained value.
995     ///
996     /// # Safety
997     ///
998     /// This function runs the destructor of the contained value and thus the wrapped value
999     /// now represents uninitialized data. It is up to the user of this method to ensure the
1000     /// uninitialized data is not actually used.
1001     #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
1002     #[inline]
1003     pub unsafe fn drop(slot: &mut ManuallyDrop<T>) {
1004         ptr::drop_in_place(&mut slot.value)
1005     }
1006 }
1007
1008 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
1009 impl<T> Deref for ManuallyDrop<T> {
1010     type Target = T;
1011     #[inline]
1012     fn deref(&self) -> &Self::Target {
1013         &self.value
1014     }
1015 }
1016
1017 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
1018 impl<T> DerefMut for ManuallyDrop<T> {
1019     #[inline]
1020     fn deref_mut(&mut self) -> &mut Self::Target {
1021         &mut self.value
1022     }
1023 }
1024
1025 /// A pinned reference.
1026 ///
1027 /// A pinned reference is a lot like a mutable reference, except that it is not
1028 /// safe to move a value out of a pinned reference unless the type of that
1029 /// value implements the `Unpin` trait.
1030 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1031 #[fundamental]
1032 pub struct PinMut<'a, T: ?Sized + 'a> {
1033     inner: &'a mut T,
1034 }
1035
1036 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1037 impl<'a, T: ?Sized + Unpin> PinMut<'a, T> {
1038     /// Construct a new `PinMut` around a reference to some data of a type that
1039     /// implements `Unpin`.
1040     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1041     pub fn new(reference: &'a mut T) -> PinMut<'a, T> {
1042         PinMut { inner: reference }
1043     }
1044
1045     /// Get a mutable reference to the data inside of this `PinMut`.
1046     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1047     pub fn get_mut(this: PinMut<'a, T>) -> &'a mut T {
1048         this.inner
1049     }
1050 }
1051
1052
1053 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1054 impl<'a, T: ?Sized> PinMut<'a, T> {
1055     /// Construct a new `PinMut` around a reference to some data of a type that
1056     /// may or may not implement `Unpin`.
1057     ///
1058     /// This constructor is unsafe because we do not know what will happen with
1059     /// that data after the reference ends. If you cannot guarantee that the
1060     /// data will never move again, calling this constructor is invalid.
1061     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1062     pub unsafe fn new_unchecked(reference: &'a mut T) -> PinMut<'a, T> {
1063         PinMut { inner: reference }
1064     }
1065
1066     /// Reborrow a `PinMut` for a shorter lifetime.
1067     ///
1068     /// For example, `PinMut::get_mut(x.reborrow())` (unsafely) returns a
1069     /// short-lived mutable reference reborrowing from `x`.
1070     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1071     pub fn reborrow<'b>(&'b mut self) -> PinMut<'b, T> {
1072         PinMut { inner: self.inner }
1073     }
1074
1075     /// Get a mutable reference to the data inside of this `PinMut`.
1076     ///
1077     /// This function is unsafe. You must guarantee that you will never move
1078     /// the data out of the mutable reference you receive when you call this
1079     /// function.
1080     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1081     pub unsafe fn get_mut_unchecked(this: PinMut<'a, T>) -> &'a mut T {
1082         this.inner
1083     }
1084
1085     /// Construct a new pin by mapping the interior value.
1086     ///
1087     /// For example, if you  wanted to get a `PinMut` of a field of something,
1088     /// you could use this to get access to that field in one line of code.
1089     ///
1090     /// This function is unsafe. You must guarantee that the data you return
1091     /// will not move so long as the argument value does not move (for example,
1092     /// because it is one of the fields of that value), and also that you do
1093     /// not move out of the argument you receive to the interior function.
1094     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1095     pub unsafe fn map_unchecked<U, F>(this: PinMut<'a, T>, f: F) -> PinMut<'a, U> where
1096         F: FnOnce(&mut T) -> &mut U
1097     {
1098         PinMut { inner: f(this.inner) }
1099     }
1100
1101     /// Assign a new value to the memory behind the pinned reference.
1102     #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1103     pub fn set(this: PinMut<'a, T>, value: T)
1104         where T: Sized,
1105     {
1106         *this.inner = value;
1107     }
1108 }
1109
1110 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1111 impl<'a, T: ?Sized> Deref for PinMut<'a, T> {
1112     type Target = T;
1113
1114     fn deref(&self) -> &T {
1115         &*self.inner
1116     }
1117 }
1118
1119 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1120 impl<'a, T: ?Sized + Unpin> DerefMut for PinMut<'a, T> {
1121     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1122         self.inner
1123     }
1124 }
1125
1126 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1127 impl<'a, T: fmt::Debug + ?Sized> fmt::Debug for PinMut<'a, T> {
1128     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1129         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
1130     }
1131 }
1132
1133 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1134 impl<'a, T: fmt::Display + ?Sized> fmt::Display for PinMut<'a, T> {
1135     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1136         fmt::Display::fmt(&**self, f)
1137     }
1138 }
1139
1140 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1141 impl<'a, T: ?Sized> fmt::Pointer for PinMut<'a, T> {
1142     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1143         fmt::Pointer::fmt(&(&*self.inner as *const T), f)
1144     }
1145 }
1146
1147 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1148 impl<'a, T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<PinMut<'a, U>> for PinMut<'a, T> {}
1149
1150 #[unstable(feature = "pin", issue = "49150")]
1151 impl<'a, T: ?Sized> Unpin for PinMut<'a, T> {}
1152
1153 #[unstable(feature = "futures_api", issue = "50547")]
1154 unsafe impl<'a, T, F> UnsafeFutureObj<'a, T> for PinMut<'a, F>
1155     where F: Future<Output = T> + 'a
1156 {
1157     fn into_raw(self) -> *mut () {
1158         unsafe { PinMut::get_mut_unchecked(self) as *mut F as *mut () }
1159     }
1160
1161     unsafe fn poll(ptr: *mut (), cx: &mut Context) -> Poll<T> {
1162         PinMut::new_unchecked(&mut *(ptr as *mut F)).poll(cx)
1163     }
1164
1165     unsafe fn drop(_ptr: *mut ()) {}
1166 }