]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libcore/mem.rs
Auto merge of #57808 - gnzlbg:ustdsimd, r=gnzlbg
[rust.git] / src / libcore / mem.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 clone;
9 use cmp;
10 use fmt;
11 use hash;
12 use intrinsics;
13 use marker::{Copy, PhantomData, Sized};
14 use ptr;
15 use ops::{Deref, DerefMut};
16
17 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
18 pub use intrinsics::transmute;
19
20 /// Takes ownership and "forgets" about the value **without running its destructor**.
21 ///
22 /// Any resources the value manages, such as heap memory or a file handle, will linger
23 /// forever in an unreachable state. However, it does not guarantee that pointers
24 /// to this memory will remain valid.
25 ///
26 /// * If you want to leak memory, see [`Box::leak`][leak].
27 /// * If you want to obtain a raw pointer to the memory, see [`Box::into_raw`][into_raw].
28 /// * If you want to dispose of a value properly, running its destructor, see
29 /// [`mem::drop`][drop].
30 ///
31 /// # Safety
32 ///
33 /// `forget` is not marked as `unsafe`, because Rust's safety guarantees
34 /// do not include a guarantee that destructors will always run. For example,
35 /// a program can create a reference cycle using [`Rc`][rc], or call
36 /// [`process::exit`][exit] to exit without running destructors. Thus, allowing
37 /// `mem::forget` from safe code does not fundamentally change Rust's safety
38 /// guarantees.
39 ///
40 /// That said, leaking resources such as memory or I/O objects is usually undesirable,
41 /// so `forget` is only recommended for specialized use cases like those shown below.
42 ///
43 /// Because forgetting a value is allowed, any `unsafe` code you write must
44 /// allow for this possibility. You cannot return a value and expect that the
45 /// caller will necessarily run the value's destructor.
46 ///
47 /// [rc]: ../../std/rc/struct.Rc.html
48 /// [exit]: ../../std/process/fn.exit.html
49 ///
50 /// # Examples
51 ///
52 /// Leak an I/O object, never closing the file:
53 ///
54 /// ```no_run
55 /// use std::mem;
56 /// use std::fs::File;
57 ///
58 /// let file = File::open("foo.txt").unwrap();
59 /// mem::forget(file);
60 /// ```
61 ///
62 /// The practical use cases for `forget` are rather specialized and mainly come
63 /// up in unsafe or FFI code.
64 ///
65 /// ## Use case 1
66 ///
67 /// You have created an uninitialized value using [`mem::uninitialized`][uninit].
68 /// You must either initialize or `forget` it on every computation path before
69 /// Rust drops it automatically, like at the end of a scope or after a panic.
70 /// Running the destructor on an uninitialized value would be [undefined behavior][ub].
71 ///
72 /// ```
73 /// use std::mem;
74 /// use std::ptr;
75 ///
76 /// # let some_condition = false;
77 /// unsafe {
78 ///     let mut uninit_vec: Vec<u32> = mem::uninitialized();
79 ///
80 ///     if some_condition {
81 ///         // Initialize the variable.
82 ///         ptr::write(&mut uninit_vec, Vec::new());
83 ///     } else {
84 ///         // Forget the uninitialized value so its destructor doesn't run.
85 ///         mem::forget(uninit_vec);
86 ///     }
87 /// }
88 /// ```
89 ///
90 /// ## Use case 2
91 ///
92 /// You have duplicated the bytes making up a value, without doing a proper
93 /// [`Clone`][clone]. You need the value's destructor to run only once,
94 /// because a double `free` is undefined behavior.
95 ///
96 /// An example is a possible implementation of [`mem::swap`][swap]:
97 ///
98 /// ```
99 /// use std::mem;
100 /// use std::ptr;
101 ///
102 /// # #[allow(dead_code)]
103 /// fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) {
104 ///     unsafe {
105 ///         // Give ourselves some scratch space to work with
106 ///         let mut t: T = mem::uninitialized();
107 ///
108 ///         // Perform the swap, `&mut` pointers never alias
109 ///         ptr::copy_nonoverlapping(&*x, &mut t, 1);
110 ///         ptr::copy_nonoverlapping(&*y, x, 1);
111 ///         ptr::copy_nonoverlapping(&t, y, 1);
112 ///
113 ///         // y and t now point to the same thing, but we need to completely
114 ///         // forget `t` because we do not want to run the destructor for `T`
115 ///         // on its value, which is still owned somewhere outside this function.
116 ///         mem::forget(t);
117 ///     }
118 /// }
119 /// ```
120 ///
121 /// [drop]: fn.drop.html
122 /// [uninit]: fn.uninitialized.html
123 /// [clone]: ../clone/trait.Clone.html
124 /// [swap]: fn.swap.html
125 /// [box]: ../../std/boxed/struct.Box.html
126 /// [leak]: ../../std/boxed/struct.Box.html#method.leak
127 /// [into_raw]: ../../std/boxed/struct.Box.html#method.into_raw
128 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
129 #[inline]
130 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
131 pub fn forget<T>(t: T) {
132     ManuallyDrop::new(t);
133 }
134
135 /// Like [`forget`], but also accepts unsized values.
136 ///
137 /// This function is just a shim intended to be removed when the `unsized_locals` feature gets
138 /// stabilized.
139 ///
140 /// [`forget`]: fn.forget.html
141 #[inline]
142 #[unstable(feature = "forget_unsized", issue = "0")]
143 pub fn forget_unsized<T: ?Sized>(t: T) {
144     unsafe { intrinsics::forget(t) }
145 }
146
147 /// Returns the size of a type in bytes.
148 ///
149 /// More specifically, this is the offset in bytes between successive elements
150 /// in an array with that item type including alignment padding. Thus, for any
151 /// type `T` and length `n`, `[T; n]` has a size of `n * size_of::<T>()`.
152 ///
153 /// In general, the size of a type is not stable across compilations, but
154 /// specific types such as primitives are.
155 ///
156 /// The following table gives the size for primitives.
157 ///
158 /// Type | size_of::\<Type>()
159 /// ---- | ---------------
160 /// () | 0
161 /// bool | 1
162 /// u8 | 1
163 /// u16 | 2
164 /// u32 | 4
165 /// u64 | 8
166 /// u128 | 16
167 /// i8 | 1
168 /// i16 | 2
169 /// i32 | 4
170 /// i64 | 8
171 /// i128 | 16
172 /// f32 | 4
173 /// f64 | 8
174 /// char | 4
175 ///
176 /// Furthermore, `usize` and `isize` have the same size.
177 ///
178 /// The types `*const T`, `&T`, `Box<T>`, `Option<&T>`, and `Option<Box<T>>` all have
179 /// the same size. If `T` is Sized, all of those types have the same size as `usize`.
180 ///
181 /// The mutability of a pointer does not change its size. As such, `&T` and `&mut T`
182 /// have the same size. Likewise for `*const T` and `*mut T`.
183 ///
184 /// # Size of `#[repr(C)]` items
185 ///
186 /// The `C` representation for items has a defined layout. With this layout,
187 /// the size of items is also stable as long as all fields have a stable size.
188 ///
189 /// ## Size of Structs
190 ///
191 /// For `structs`, the size is determined by the following algorithm.
192 ///
193 /// For each field in the struct ordered by declaration order:
194 ///
195 /// 1. Add the size of the field.
196 /// 2. Round up the current size to the nearest multiple of the next field's [alignment].
197 ///
198 /// Finally, round the size of the struct to the nearest multiple of its [alignment].
199 /// The alignment of the struct is usually the largest alignment of all its
200 /// fields; this can be changed with the use of `repr(align(N))`.
201 ///
202 /// Unlike `C`, zero sized structs are not rounded up to one byte in size.
203 ///
204 /// ## Size of Enums
205 ///
206 /// Enums that carry no data other than the discriminant have the same size as C enums
207 /// on the platform they are compiled for.
208 ///
209 /// ## Size of Unions
210 ///
211 /// The size of a union is the size of its largest field.
212 ///
213 /// Unlike `C`, zero sized unions are not rounded up to one byte in size.
214 ///
215 /// # Examples
216 ///
217 /// ```
218 /// use std::mem;
219 ///
220 /// // Some primitives
221 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<i32>());
222 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<f64>());
223 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<()>());
224 ///
225 /// // Some arrays
226 /// assert_eq!(8, mem::size_of::<[i32; 2]>());
227 /// assert_eq!(12, mem::size_of::<[i32; 3]>());
228 /// assert_eq!(0, mem::size_of::<[i32; 0]>());
229 ///
230 ///
231 /// // Pointer size equality
232 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<*const i32>());
233 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Box<i32>>());
234 /// assert_eq!(mem::size_of::<&i32>(), mem::size_of::<Option<&i32>>());
235 /// assert_eq!(mem::size_of::<Box<i32>>(), mem::size_of::<Option<Box<i32>>>());
236 /// ```
237 ///
238 /// Using `#[repr(C)]`.
239 ///
240 /// ```
241 /// use std::mem;
242 ///
243 /// #[repr(C)]
244 /// struct FieldStruct {
245 ///     first: u8,
246 ///     second: u16,
247 ///     third: u8
248 /// }
249 ///
250 /// // The size of the first field is 1, so add 1 to the size. Size is 1.
251 /// // The alignment of the second field is 2, so add 1 to the size for padding. Size is 2.
252 /// // The size of the second field is 2, so add 2 to the size. Size is 4.
253 /// // The alignment of the third field is 1, so add 0 to the size for padding. Size is 4.
254 /// // The size of the third field is 1, so add 1 to the size. Size is 5.
255 /// // Finally, the alignment of the struct is 2 (because the largest alignment amongst its
256 /// // fields is 2), so add 1 to the size for padding. Size is 6.
257 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<FieldStruct>());
258 ///
259 /// #[repr(C)]
260 /// struct TupleStruct(u8, u16, u8);
261 ///
262 /// // Tuple structs follow the same rules.
263 /// assert_eq!(6, mem::size_of::<TupleStruct>());
264 ///
265 /// // Note that reordering the fields can lower the size. We can remove both padding bytes
266 /// // by putting `third` before `second`.
267 /// #[repr(C)]
268 /// struct FieldStructOptimized {
269 ///     first: u8,
270 ///     third: u8,
271 ///     second: u16
272 /// }
273 ///
274 /// assert_eq!(4, mem::size_of::<FieldStructOptimized>());
275 ///
276 /// // Union size is the size of the largest field.
277 /// #[repr(C)]
278 /// union ExampleUnion {
279 ///     smaller: u8,
280 ///     larger: u16
281 /// }
282 ///
283 /// assert_eq!(2, mem::size_of::<ExampleUnion>());
284 /// ```
285 ///
286 /// [alignment]: ./fn.align_of.html
287 #[inline]
288 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
289 #[rustc_promotable]
290 pub const fn size_of<T>() -> usize {
291     intrinsics::size_of::<T>()
292 }
293
294 /// Returns the size of the pointed-to value in bytes.
295 ///
296 /// This is usually the same as `size_of::<T>()`. However, when `T` *has* no
297 /// statically known size, e.g., a slice [`[T]`][slice] or a [trait object],
298 /// then `size_of_val` can be used to get the dynamically-known size.
299 ///
300 /// [slice]: ../../std/primitive.slice.html
301 /// [trait object]: ../../book/first-edition/trait-objects.html
302 ///
303 /// # Examples
304 ///
305 /// ```
306 /// use std::mem;
307 ///
308 /// assert_eq!(4, mem::size_of_val(&5i32));
309 ///
310 /// let x: [u8; 13] = [0; 13];
311 /// let y: &[u8] = &x;
312 /// assert_eq!(13, mem::size_of_val(y));
313 /// ```
314 #[inline]
315 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
316 pub fn size_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
317     unsafe { intrinsics::size_of_val(val) }
318 }
319
320 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
321 ///
322 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
323 ///
324 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
325 ///
326 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
327 ///
328 /// # Examples
329 ///
330 /// ```
331 /// # #![allow(deprecated)]
332 /// use std::mem;
333 ///
334 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of::<i32>());
335 /// ```
336 #[inline]
337 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
338 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of` instead", since = "1.2.0")]
339 pub fn min_align_of<T>() -> usize {
340     intrinsics::min_align_of::<T>()
341 }
342
343 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
344 ///
345 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
346 ///
347 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
348 ///
349 /// # Examples
350 ///
351 /// ```
352 /// # #![allow(deprecated)]
353 /// use std::mem;
354 ///
355 /// assert_eq!(4, mem::min_align_of_val(&5i32));
356 /// ```
357 #[inline]
358 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
359 #[rustc_deprecated(reason = "use `align_of_val` instead", since = "1.2.0")]
360 pub fn min_align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
361     unsafe { intrinsics::min_align_of_val(val) }
362 }
363
364 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of a type.
365 ///
366 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
367 ///
368 /// This is the alignment used for struct fields. It may be smaller than the preferred alignment.
369 ///
370 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
371 ///
372 /// # Examples
373 ///
374 /// ```
375 /// use std::mem;
376 ///
377 /// assert_eq!(4, mem::align_of::<i32>());
378 /// ```
379 #[inline]
380 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
381 #[rustc_promotable]
382 pub const fn align_of<T>() -> usize {
383     intrinsics::min_align_of::<T>()
384 }
385
386 /// Returns the [ABI]-required minimum alignment of the type of the value that `val` points to.
387 ///
388 /// Every reference to a value of the type `T` must be a multiple of this number.
389 ///
390 /// [ABI]: https://en.wikipedia.org/wiki/Application_binary_interface
391 ///
392 /// # Examples
393 ///
394 /// ```
395 /// use std::mem;
396 ///
397 /// assert_eq!(4, mem::align_of_val(&5i32));
398 /// ```
399 #[inline]
400 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
401 pub fn align_of_val<T: ?Sized>(val: &T) -> usize {
402     unsafe { intrinsics::min_align_of_val(val) }
403 }
404
405 /// Returns whether dropping values of type `T` matters.
406 ///
407 /// This is purely an optimization hint, and may be implemented conservatively:
408 /// it may return `true` for types that don't actually need to be dropped.
409 /// As such always returning `true` would be a valid implementation of
410 /// this function. However if this function actually returns `false`, then you
411 /// can be certain dropping `T` has no side effect.
412 ///
413 /// Low level implementations of things like collections, which need to manually
414 /// drop their data, should use this function to avoid unnecessarily
415 /// trying to drop all their contents when they are destroyed. This might not
416 /// make a difference in release builds (where a loop that has no side-effects
417 /// is easily detected and eliminated), but is often a big win for debug builds.
418 ///
419 /// Note that `ptr::drop_in_place` already performs this check, so if your workload
420 /// can be reduced to some small number of drop_in_place calls, using this is
421 /// unnecessary. In particular note that you can drop_in_place a slice, and that
422 /// will do a single needs_drop check for all the values.
423 ///
424 /// Types like Vec therefore just `drop_in_place(&mut self[..])` without using
425 /// needs_drop explicitly. Types like HashMap, on the other hand, have to drop
426 /// values one at a time and should use this API.
427 ///
428 ///
429 /// # Examples
430 ///
431 /// Here's an example of how a collection might make use of needs_drop:
432 ///
433 /// ```
434 /// use std::{mem, ptr};
435 ///
436 /// pub struct MyCollection<T> {
437 /// #   data: [T; 1],
438 ///     /* ... */
439 /// }
440 /// # impl<T> MyCollection<T> {
441 /// #   fn iter_mut(&mut self) -> &mut [T] { &mut self.data }
442 /// #   fn free_buffer(&mut self) {}
443 /// # }
444 ///
445 /// impl<T> Drop for MyCollection<T> {
446 ///     fn drop(&mut self) {
447 ///         unsafe {
448 ///             // drop the data
449 ///             if mem::needs_drop::<T>() {
450 ///                 for x in self.iter_mut() {
451 ///                     ptr::drop_in_place(x);
452 ///                 }
453 ///             }
454 ///             self.free_buffer();
455 ///         }
456 ///     }
457 /// }
458 /// ```
459 #[inline]
460 #[stable(feature = "needs_drop", since = "1.21.0")]
461 #[rustc_const_unstable(feature = "const_needs_drop")]
462 pub const fn needs_drop<T>() -> bool {
463     intrinsics::needs_drop::<T>()
464 }
465
466 /// Creates a value whose bytes are all zero.
467 ///
468 /// This has the same effect as allocating space with
469 /// [`mem::uninitialized`][uninit] and then zeroing it out. It is useful for
470 /// FFI sometimes, but should generally be avoided.
471 ///
472 /// There is no guarantee that an all-zero byte-pattern represents a valid value of
473 /// some type `T`. If `T` has a destructor and the value is destroyed (due to
474 /// a panic or the end of a scope) before being initialized, then the destructor
475 /// will run on zeroed data, likely leading to [undefined behavior][ub].
476 ///
477 /// See also the documentation for [`mem::uninitialized`][uninit], which has
478 /// many of the same caveats.
479 ///
480 /// [uninit]: fn.uninitialized.html
481 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
482 ///
483 /// # Examples
484 ///
485 /// ```
486 /// use std::mem;
487 ///
488 /// let x: i32 = unsafe { mem::zeroed() };
489 /// assert_eq!(0, x);
490 /// ```
491 #[inline]
492 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
493 pub unsafe fn zeroed<T>() -> T {
494     intrinsics::panic_if_uninhabited::<T>();
495     intrinsics::init()
496 }
497
498 /// Bypasses Rust's normal memory-initialization checks by pretending to
499 /// produce a value of type `T`, while doing nothing at all.
500 ///
501 /// **This is incredibly dangerous and should not be done lightly. Deeply
502 /// consider initializing your memory with a default value instead.**
503 ///
504 /// This is useful for FFI functions and initializing arrays sometimes,
505 /// but should generally be avoided.
506 ///
507 /// # Undefined behavior
508 ///
509 /// It is [undefined behavior][ub] to read uninitialized memory, even just an
510 /// uninitialized boolean. For instance, if you branch on the value of such
511 /// a boolean, your program may take one, both, or neither of the branches.
512 ///
513 /// Writing to the uninitialized value is similarly dangerous. Rust believes the
514 /// value is initialized, and will therefore try to [`Drop`] the uninitialized
515 /// value and its fields if you try to overwrite it in a normal manner. The only way
516 /// to safely initialize an uninitialized value is with [`ptr::write`][write],
517 /// [`ptr::copy`][copy], or [`ptr::copy_nonoverlapping`][copy_no].
518 ///
519 /// If the value does implement [`Drop`], it must be initialized before
520 /// it goes out of scope (and therefore would be dropped). Note that this
521 /// includes a `panic` occurring and unwinding the stack suddenly.
522 ///
523 /// If you partially initialize an array, you may need to use
524 /// [`ptr::drop_in_place`][drop_in_place] to remove the elements you have fully
525 /// initialized followed by [`mem::forget`][mem_forget] to prevent drop running
526 /// on the array. If a partially allocated array is dropped this will lead to
527 /// undefined behaviour.
528 ///
529 /// # Examples
530 ///
531 /// Here's how to safely initialize an array of [`Vec`]s.
532 ///
533 /// ```
534 /// use std::mem;
535 /// use std::ptr;
536 ///
537 /// // Only declare the array. This safely leaves it
538 /// // uninitialized in a way that Rust will track for us.
539 /// // However we can't initialize it element-by-element
540 /// // safely, and we can't use the `[value; 1000]`
541 /// // constructor because it only works with `Copy` data.
542 /// let mut data: [Vec<u32>; 1000];
543 ///
544 /// unsafe {
545 ///     // So we need to do this to initialize it.
546 ///     data = mem::uninitialized();
547 ///
548 ///     // DANGER ZONE: if anything panics or otherwise
549 ///     // incorrectly reads the array here, we will have
550 ///     // Undefined Behavior.
551 ///
552 ///     // It's ok to mutably iterate the data, since this
553 ///     // doesn't involve reading it at all.
554 ///     // (ptr and len are statically known for arrays)
555 ///     for elem in &mut data[..] {
556 ///         // *elem = Vec::new() would try to drop the
557 ///         // uninitialized memory at `elem` -- bad!
558 ///         //
559 ///         // Vec::new doesn't allocate or do really
560 ///         // anything. It's only safe to call here
561 ///         // because we know it won't panic.
562 ///         ptr::write(elem, Vec::new());
563 ///     }
564 ///
565 ///     // SAFE ZONE: everything is initialized.
566 /// }
567 ///
568 /// println!("{:?}", &data[0]);
569 /// ```
570 ///
571 /// This example emphasizes exactly how delicate and dangerous using `mem::uninitialized`
572 /// can be. Note that the [`vec!`] macro *does* let you initialize every element with a
573 /// value that is only [`Clone`], so the following is semantically equivalent and
574 /// vastly less dangerous, as long as you can live with an extra heap
575 /// allocation:
576 ///
577 /// ```
578 /// let data: Vec<Vec<u32>> = vec![Vec::new(); 1000];
579 /// println!("{:?}", &data[0]);
580 /// ```
581 ///
582 /// This example shows how to handle partially initialized arrays, which could
583 /// be found in low-level datastructures.
584 ///
585 /// ```
586 /// use std::mem;
587 /// use std::ptr;
588 ///
589 /// // Count the number of elements we have assigned.
590 /// let mut data_len: usize = 0;
591 /// let mut data: [String; 1000];
592 ///
593 /// unsafe {
594 ///     data = mem::uninitialized();
595 ///
596 ///     for elem in &mut data[0..500] {
597 ///         ptr::write(elem, String::from("hello"));
598 ///         data_len += 1;
599 ///     }
600 ///
601 ///     // For each item in the array, drop if we allocated it.
602 ///     for i in &mut data[0..data_len] {
603 ///         ptr::drop_in_place(i);
604 ///     }
605 /// }
606 /// // Forget the data. If this is allowed to drop, you may see a crash such as:
607 /// // 'mem_uninit_test(2457,0x7fffb55dd380) malloc: *** error for object
608 /// // 0x7ff3b8402920: pointer being freed was not allocated'
609 /// mem::forget(data);
610 /// ```
611 ///
612 /// [`Vec`]: ../../std/vec/struct.Vec.html
613 /// [`vec!`]: ../../std/macro.vec.html
614 /// [`Clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html
615 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
616 /// [write]: ../ptr/fn.write.html
617 /// [drop_in_place]: ../ptr/fn.drop_in_place.html
618 /// [mem_zeroed]: fn.zeroed.html
619 /// [mem_forget]: fn.forget.html
620 /// [copy]: ../intrinsics/fn.copy.html
621 /// [copy_no]: ../intrinsics/fn.copy_nonoverlapping.html
622 /// [`Drop`]: ../ops/trait.Drop.html
623 #[inline]
624 #[rustc_deprecated(since = "2.0.0", reason = "use `mem::MaybeUninit::uninitialized` instead")]
625 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
626 pub unsafe fn uninitialized<T>() -> T {
627     intrinsics::panic_if_uninhabited::<T>();
628     intrinsics::uninit()
629 }
630
631 /// Swaps the values at two mutable locations, without deinitializing either one.
632 ///
633 /// # Examples
634 ///
635 /// ```
636 /// use std::mem;
637 ///
638 /// let mut x = 5;
639 /// let mut y = 42;
640 ///
641 /// mem::swap(&mut x, &mut y);
642 ///
643 /// assert_eq!(42, x);
644 /// assert_eq!(5, y);
645 /// ```
646 #[inline]
647 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
648 pub fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) {
649     unsafe {
650         ptr::swap_nonoverlapping_one(x, y);
651     }
652 }
653
654 /// Moves `src` into the referenced `dest`, returning the previous `dest` value.
655 ///
656 /// Neither value is dropped.
657 ///
658 /// # Examples
659 ///
660 /// A simple example:
661 ///
662 /// ```
663 /// use std::mem;
664 ///
665 /// let mut v: Vec<i32> = vec![1, 2];
666 ///
667 /// let old_v = mem::replace(&mut v, vec![3, 4, 5]);
668 /// assert_eq!(2, old_v.len());
669 /// assert_eq!(3, v.len());
670 /// ```
671 ///
672 /// `replace` allows consumption of a struct field by replacing it with another value.
673 /// Without `replace` you can run into issues like these:
674 ///
675 /// ```compile_fail,E0507
676 /// struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
677 ///
678 /// impl<T> Buffer<T> {
679 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
680 ///         // error: cannot move out of dereference of `&mut`-pointer
681 ///         let buf = self.buf;
682 ///         self.buf = Vec::new();
683 ///         buf
684 ///     }
685 /// }
686 /// ```
687 ///
688 /// Note that `T` does not necessarily implement [`Clone`], so it can't even clone and reset
689 /// `self.buf`. But `replace` can be used to disassociate the original value of `self.buf` from
690 /// `self`, allowing it to be returned:
691 ///
692 /// ```
693 /// # #![allow(dead_code)]
694 /// use std::mem;
695 ///
696 /// # struct Buffer<T> { buf: Vec<T> }
697 /// impl<T> Buffer<T> {
698 ///     fn get_and_reset(&mut self) -> Vec<T> {
699 ///         mem::replace(&mut self.buf, Vec::new())
700 ///     }
701 /// }
702 /// ```
703 ///
704 /// [`Clone`]: ../../std/clone/trait.Clone.html
705 #[inline]
706 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
707 pub fn replace<T>(dest: &mut T, mut src: T) -> T {
708     swap(dest, &mut src);
709     src
710 }
711
712 /// Disposes of a value.
713 ///
714 /// This does call the argument's implementation of [`Drop`][drop].
715 ///
716 /// This effectively does nothing for types which implement `Copy`, e.g.
717 /// integers. Such values are copied and _then_ moved into the function, so the
718 /// value persists after this function call.
719 ///
720 /// This function is not magic; it is literally defined as
721 ///
722 /// ```
723 /// pub fn drop<T>(_x: T) { }
724 /// ```
725 ///
726 /// Because `_x` is moved into the function, it is automatically dropped before
727 /// the function returns.
728 ///
729 /// [drop]: ../ops/trait.Drop.html
730 ///
731 /// # Examples
732 ///
733 /// Basic usage:
734 ///
735 /// ```
736 /// let v = vec![1, 2, 3];
737 ///
738 /// drop(v); // explicitly drop the vector
739 /// ```
740 ///
741 /// Since [`RefCell`] enforces the borrow rules at runtime, `drop` can
742 /// release a [`RefCell`] borrow:
743 ///
744 /// ```
745 /// use std::cell::RefCell;
746 ///
747 /// let x = RefCell::new(1);
748 ///
749 /// let mut mutable_borrow = x.borrow_mut();
750 /// *mutable_borrow = 1;
751 ///
752 /// drop(mutable_borrow); // relinquish the mutable borrow on this slot
753 ///
754 /// let borrow = x.borrow();
755 /// println!("{}", *borrow);
756 /// ```
757 ///
758 /// Integers and other types implementing [`Copy`] are unaffected by `drop`.
759 ///
760 /// ```
761 /// #[derive(Copy, Clone)]
762 /// struct Foo(u8);
763 ///
764 /// let x = 1;
765 /// let y = Foo(2);
766 /// drop(x); // a copy of `x` is moved and dropped
767 /// drop(y); // a copy of `y` is moved and dropped
768 ///
769 /// println!("x: {}, y: {}", x, y.0); // still available
770 /// ```
771 ///
772 /// [`RefCell`]: ../../std/cell/struct.RefCell.html
773 /// [`Copy`]: ../../std/marker/trait.Copy.html
774 #[inline]
775 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
776 pub fn drop<T>(_x: T) { }
777
778 /// Interprets `src` as having type `&U`, and then reads `src` without moving
779 /// the contained value.
780 ///
781 /// This function will unsafely assume the pointer `src` is valid for
782 /// [`size_of::<U>`][size_of] bytes by transmuting `&T` to `&U` and then reading
783 /// the `&U`. It will also unsafely create a copy of the contained value instead of
784 /// moving out of `src`.
785 ///
786 /// It is not a compile-time error if `T` and `U` have different sizes, but it
787 /// is highly encouraged to only invoke this function where `T` and `U` have the
788 /// same size. This function triggers [undefined behavior][ub] if `U` is larger than
789 /// `T`.
790 ///
791 /// [ub]: ../../reference/behavior-considered-undefined.html
792 /// [size_of]: fn.size_of.html
793 ///
794 /// # Examples
795 ///
796 /// ```
797 /// use std::mem;
798 ///
799 /// #[repr(packed)]
800 /// struct Foo {
801 ///     bar: u8,
802 /// }
803 ///
804 /// let foo_slice = [10u8];
805 ///
806 /// unsafe {
807 ///     // Copy the data from 'foo_slice' and treat it as a 'Foo'
808 ///     let mut foo_struct: Foo = mem::transmute_copy(&foo_slice);
809 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 10);
810 ///
811 ///     // Modify the copied data
812 ///     foo_struct.bar = 20;
813 ///     assert_eq!(foo_struct.bar, 20);
814 /// }
815 ///
816 /// // The contents of 'foo_slice' should not have changed
817 /// assert_eq!(foo_slice, [10]);
818 /// ```
819 #[inline]
820 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
821 pub unsafe fn transmute_copy<T, U>(src: &T) -> U {
822     ptr::read_unaligned(src as *const T as *const U)
823 }
824
825 /// Opaque type representing the discriminant of an enum.
826 ///
827 /// See the [`discriminant`] function in this module for more information.
828 ///
829 /// [`discriminant`]: fn.discriminant.html
830 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
831 pub struct Discriminant<T>(u64, PhantomData<fn() -> T>);
832
833 // N.B. These trait implementations cannot be derived because we don't want any bounds on T.
834
835 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
836 impl<T> Copy for Discriminant<T> {}
837
838 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
839 impl<T> clone::Clone for Discriminant<T> {
840     fn clone(&self) -> Self {
841         *self
842     }
843 }
844
845 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
846 impl<T> cmp::PartialEq for Discriminant<T> {
847     fn eq(&self, rhs: &Self) -> bool {
848         self.0 == rhs.0
849     }
850 }
851
852 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
853 impl<T> cmp::Eq for Discriminant<T> {}
854
855 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
856 impl<T> hash::Hash for Discriminant<T> {
857     fn hash<H: hash::Hasher>(&self, state: &mut H) {
858         self.0.hash(state);
859     }
860 }
861
862 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
863 impl<T> fmt::Debug for Discriminant<T> {
864     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
865         fmt.debug_tuple("Discriminant")
866            .field(&self.0)
867            .finish()
868     }
869 }
870
871 /// Returns a value uniquely identifying the enum variant in `v`.
872 ///
873 /// If `T` is not an enum, calling this function will not result in undefined behavior, but the
874 /// return value is unspecified.
875 ///
876 /// # Stability
877 ///
878 /// The discriminant of an enum variant may change if the enum definition changes. A discriminant
879 /// of some variant will not change between compilations with the same compiler.
880 ///
881 /// # Examples
882 ///
883 /// This can be used to compare enums that carry data, while disregarding
884 /// the actual data:
885 ///
886 /// ```
887 /// use std::mem;
888 ///
889 /// enum Foo { A(&'static str), B(i32), C(i32) }
890 ///
891 /// assert!(mem::discriminant(&Foo::A("bar")) == mem::discriminant(&Foo::A("baz")));
892 /// assert!(mem::discriminant(&Foo::B(1))     == mem::discriminant(&Foo::B(2)));
893 /// assert!(mem::discriminant(&Foo::B(3))     != mem::discriminant(&Foo::C(3)));
894 /// ```
895 #[stable(feature = "discriminant_value", since = "1.21.0")]
896 pub fn discriminant<T>(v: &T) -> Discriminant<T> {
897     unsafe {
898         Discriminant(intrinsics::discriminant_value(v), PhantomData)
899     }
900 }
901
902 /// A wrapper to inhibit compiler from automatically calling `T`’s destructor.
903 ///
904 /// This wrapper is 0-cost.
905 ///
906 /// # Examples
907 ///
908 /// This wrapper helps with explicitly documenting the drop order dependencies between fields of
909 /// the type:
910 ///
911 /// ```rust
912 /// use std::mem::ManuallyDrop;
913 /// struct Peach;
914 /// struct Banana;
915 /// struct Melon;
916 /// struct FruitBox {
917 ///     // Immediately clear there’s something non-trivial going on with these fields.
918 ///     peach: ManuallyDrop<Peach>,
919 ///     melon: Melon, // Field that’s independent of the other two.
920 ///     banana: ManuallyDrop<Banana>,
921 /// }
922 ///
923 /// impl Drop for FruitBox {
924 ///     fn drop(&mut self) {
925 ///         unsafe {
926 ///             // Explicit ordering in which field destructors are run specified in the intuitive
927 ///             // location – the destructor of the structure containing the fields.
928 ///             // Moreover, one can now reorder fields within the struct however much they want.
929 ///             ManuallyDrop::drop(&mut self.peach);
930 ///             ManuallyDrop::drop(&mut self.banana);
931 ///         }
932 ///         // After destructor for `FruitBox` runs (this function), the destructor for Melon gets
933 ///         // invoked in the usual manner, as it is not wrapped in `ManuallyDrop`.
934 ///     }
935 /// }
936 /// ```
937 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
938 #[lang = "manually_drop"]
939 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
940 #[repr(transparent)]
941 pub struct ManuallyDrop<T: ?Sized> {
942     value: T,
943 }
944
945 impl<T> ManuallyDrop<T> {
946     /// Wrap a value to be manually dropped.
947     ///
948     /// # Examples
949     ///
950     /// ```rust
951     /// use std::mem::ManuallyDrop;
952     /// ManuallyDrop::new(Box::new(()));
953     /// ```
954     #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
955     #[inline(always)]
956     pub const fn new(value: T) -> ManuallyDrop<T> {
957         ManuallyDrop { value }
958     }
959
960     /// Extract the value from the `ManuallyDrop` container.
961     ///
962     /// This allows the value to be dropped again.
963     ///
964     /// # Examples
965     ///
966     /// ```rust
967     /// use std::mem::ManuallyDrop;
968     /// let x = ManuallyDrop::new(Box::new(()));
969     /// let _: Box<()> = ManuallyDrop::into_inner(x); // This drops the `Box`.
970     /// ```
971     #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
972     #[inline(always)]
973     pub const fn into_inner(slot: ManuallyDrop<T>) -> T {
974         slot.value
975     }
976
977     /// Takes the contained value out.
978     ///
979     /// This method is primarily intended for moving out values in drop.
980     /// Instead of using [`ManuallyDrop::drop`] to manually drop the value,
981     /// you can use this method to take the value and use it however desired.
982     /// `Drop` will be invoked on the returned value following normal end-of-scope rules.
983     ///
984     /// If you have ownership of the container, you can use [`ManuallyDrop::into_inner`] instead.
985     ///
986     /// # Safety
987     ///
988     /// This function semantically moves out the contained value without preventing further usage.
989     /// It is up to the user of this method to ensure that this container is not used again.
990     ///
991     /// [`ManuallyDrop::drop`]: #method.drop
992     /// [`ManuallyDrop::into_inner`]: #method.into_inner
993     #[must_use = "if you don't need the value, you can use `ManuallyDrop::drop` instead"]
994     #[unstable(feature = "manually_drop_take", issue = "55422")]
995     #[inline]
996     pub unsafe fn take(slot: &mut ManuallyDrop<T>) -> T {
997         ManuallyDrop::into_inner(ptr::read(slot))
998     }
999 }
1000
1001 impl<T: ?Sized> ManuallyDrop<T> {
1002     /// Manually drops the contained value.
1003     ///
1004     /// If you have ownership of the value, you can use [`ManuallyDrop::into_inner`] instead.
1005     ///
1006     /// # Safety
1007     ///
1008     /// This function runs the destructor of the contained value and thus the wrapped value
1009     /// now represents uninitialized data. It is up to the user of this method to ensure the
1010     /// uninitialized data is not actually used.
1011     ///
1012     /// [`ManuallyDrop::into_inner`]: #method.into_inner
1013     #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
1014     #[inline]
1015     pub unsafe fn drop(slot: &mut ManuallyDrop<T>) {
1016         ptr::drop_in_place(&mut slot.value)
1017     }
1018 }
1019
1020 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
1021 impl<T: ?Sized> Deref for ManuallyDrop<T> {
1022     type Target = T;
1023     #[inline(always)]
1024     fn deref(&self) -> &T {
1025         &self.value
1026     }
1027 }
1028
1029 #[stable(feature = "manually_drop", since = "1.20.0")]
1030 impl<T: ?Sized> DerefMut for ManuallyDrop<T> {
1031     #[inline(always)]
1032     fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
1033         &mut self.value
1034     }
1035 }
1036
1037 /// A newtype to construct uninitialized instances of `T`
1038 #[allow(missing_debug_implementations)]
1039 #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1040 // NOTE after stabilizing `MaybeUninit` proceed to deprecate `mem::{uninitialized,zeroed}`
1041 pub union MaybeUninit<T> {
1042     uninit: (),
1043     value: ManuallyDrop<T>,
1044 }
1045
1046 impl<T> MaybeUninit<T> {
1047     /// Create a new `MaybeUninit` initialized with the given value.
1048     ///
1049     /// Note that dropping a `MaybeUninit` will never call `T`'s drop code.
1050     /// It is your responsibility to make sure `T` gets dropped if it got initialized.
1051     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1052     #[inline(always)]
1053     pub const fn new(val: T) -> MaybeUninit<T> {
1054         MaybeUninit { value: ManuallyDrop::new(val) }
1055     }
1056
1057     /// Create a new `MaybeUninit` in an uninitialized state.
1058     ///
1059     /// Note that dropping a `MaybeUninit` will never call `T`'s drop code.
1060     /// It is your responsibility to make sure `T` gets dropped if it got initialized.
1061     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1062     #[inline(always)]
1063     pub const fn uninitialized() -> MaybeUninit<T> {
1064         MaybeUninit { uninit: () }
1065     }
1066
1067     /// Create a new `MaybeUninit` in an uninitialized state, with the memory being
1068     /// filled with `0` bytes.  It depends on `T` whether that already makes for
1069     /// proper initialization. For example, `MaybeUninit<usize>::zeroed()` is initialized,
1070     /// but `MaybeUninit<&'static i32>::zeroed()` is not because references must not
1071     /// be null.
1072     ///
1073     /// Note that dropping a `MaybeUninit` will never call `T`'s drop code.
1074     /// It is your responsibility to make sure `T` gets dropped if it got initialized.
1075     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1076     #[inline]
1077     pub fn zeroed() -> MaybeUninit<T> {
1078         let mut u = MaybeUninit::<T>::uninitialized();
1079         unsafe {
1080             u.as_mut_ptr().write_bytes(0u8, 1);
1081         }
1082         u
1083     }
1084
1085     /// Set the value of the `MaybeUninit`. This overwrites any previous value without dropping it.
1086     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1087     #[inline(always)]
1088     pub fn set(&mut self, val: T) {
1089         unsafe {
1090             self.value = ManuallyDrop::new(val);
1091         }
1092     }
1093
1094     /// Extract the value from the `MaybeUninit` container.  This is a great way
1095     /// to ensure that the data will get dropped, because the resulting `T` is
1096     /// subject to the usual drop handling.
1097     ///
1098     /// # Unsafety
1099     ///
1100     /// It is up to the caller to guarantee that the `MaybeUninit` really is in an initialized
1101     /// state, otherwise this will immediately cause undefined behavior.
1102     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1103     #[inline(always)]
1104     pub unsafe fn into_inner(self) -> T {
1105         intrinsics::panic_if_uninhabited::<T>();
1106         ManuallyDrop::into_inner(self.value)
1107     }
1108
1109     /// Get a reference to the contained value.
1110     ///
1111     /// # Unsafety
1112     ///
1113     /// It is up to the caller to guarantee that the `MaybeUninit` really is in an initialized
1114     /// state, otherwise this will immediately cause undefined behavior.
1115     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1116     #[inline(always)]
1117     pub unsafe fn get_ref(&self) -> &T {
1118         &*self.value
1119     }
1120
1121     /// Get a mutable reference to the contained value.
1122     ///
1123     /// # Unsafety
1124     ///
1125     /// It is up to the caller to guarantee that the `MaybeUninit` really is in an initialized
1126     /// state, otherwise this will immediately cause undefined behavior.
1127     // FIXME(#53491): We currently rely on the above being incorrect, i.e., we have references
1128     // to uninitialized data (e.g., in `libcore/fmt/float.rs`).  We should make
1129     // a final decision about the rules before stabilization.
1130     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1131     #[inline(always)]
1132     pub unsafe fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
1133         &mut *self.value
1134     }
1135
1136     /// Get a pointer to the contained value. Reading from this pointer will be undefined
1137     /// behavior unless the `MaybeUninit` is initialized.
1138     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1139     #[inline(always)]
1140     pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
1141         unsafe { &*self.value as *const T }
1142     }
1143
1144     /// Get a mutable pointer to the contained value. Reading from this pointer will be undefined
1145     /// behavior unless the `MaybeUninit` is initialized.
1146     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1147     #[inline(always)]
1148     pub fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut T {
1149         unsafe { &mut *self.value as *mut T }
1150     }
1151
1152     /// Get a pointer to the first element of the array.
1153     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1154     #[inline(always)]
1155     pub fn first_ptr(this: &[MaybeUninit<T>]) -> *const T {
1156         this as *const [MaybeUninit<T>] as *const T
1157     }
1158
1159     /// Get a mutable pointer to the first element of the array.
1160     #[unstable(feature = "maybe_uninit", issue = "53491")]
1161     #[inline(always)]
1162     pub fn first_ptr_mut(this: &mut [MaybeUninit<T>]) -> *mut T {
1163         this as *mut [MaybeUninit<T>] as *mut T
1164     }
1165 }