//! 惰性值和静态数据的一次性初始化。

use crate::cell::{Cell, UnsafeCell};
use crate::fmt;
use crate::mem;
use crate::ops::Deref;

/// 一个单元只能写入一次。
///
/// 与 `RefCell` 不同，`OnceCell` 仅为其值提供共享的 `&T` 引用。
/// 与 `Cell` 不同，`OnceCell` 不需要复制或替换值即可访问它。
///
/// # Examples
///
/// ```
/// #![feature(once_cell)]
///
/// use std::lazy::OnceCell;
///
/// let cell = OnceCell::new();
/// assert!(cell.get().is_none());
///
/// let value: &String = cell.get_or_init(|| {
///     "Hello, World!".to_string()
/// });
/// assert_eq!(value, "Hello, World!");
/// assert!(cell.get().is_some());
/// ```
#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
pub struct OnceCell<T> {
    // 不变式: 最多写入一次。
    inner: UnsafeCell<Option<T>>,
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T> Default for OnceCell<T> {
    fn default() -> Self {
        Self::new()
    }
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T: fmt::Debug> fmt::Debug for OnceCell<T> {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        match self.get() {
            Some(v) => f.debug_tuple("OnceCell").field(v).finish(),
            None => f.write_str("OnceCell(Uninit)"),
        }
    }
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T: Clone> Clone for OnceCell<T> {
    fn clone(&self) -> OnceCell<T> {
        let res = OnceCell::new();
        if let Some(value) = self.get() {
            match res.set(value.clone()) {
                Ok(()) => (),
                Err(_) => unreachable!(),
            }
        }
        res
    }
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T: PartialEq> PartialEq for OnceCell<T> {
    fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
        self.get() == other.get()
    }
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T: Eq> Eq for OnceCell<T> {}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T> From<T> for OnceCell<T> {
    fn from(value: T) -> Self {
        OnceCell { inner: UnsafeCell::new(Some(value)) }
    }
}

impl<T> OnceCell<T> {
    /// 创建一个新的空 cell。
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub const fn new() -> OnceCell<T> {
        OnceCell { inner: UnsafeCell::new(None) }
    }

    /// 获取对基础值的引用。
    ///
    /// 如果 cell 为空，则返回 `None`。
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn get(&self) -> Option<&T> {
        // SAFETY: 由于 `inner` 的不变性而安全
        unsafe { &*self.inner.get() }.as_ref()
    }

    /// 获取基础值的可变引用。
    ///
    /// 如果 cell 为空，则返回 `None`。
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn get_mut(&mut self) -> Option<&mut T> {
        // SAFETY: 安全，因为我们拥有独特的访问权限
        unsafe { &mut *self.inner.get() }.as_mut()
    }

    /// 将 cell 的内容设置为 `value`。
    ///
    /// # Errors
    ///
    /// 如果 cell 为空，则此方法返回 `Ok(())`; 如果 cell 已满，则返回 `Err(value)`。
    ///
    ///
    /// # Examples
    ///
    /// ```
    /// #![feature(once_cell)]
    ///
    /// use std::lazy::OnceCell;
    ///
    /// let cell = OnceCell::new();
    /// assert!(cell.get().is_none());
    ///
    /// assert_eq!(cell.set(92), Ok(()));
    /// assert_eq!(cell.set(62), Err(62));
    ///
    /// assert!(cell.get().is_some());
    /// ```
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn set(&self, value: T) -> Result<(), T> {
        // SAFETY: 很安全，因为我们不能有重叠的可变借用
        let slot = unsafe { &*self.inner.get() };
        if slot.is_some() {
            return Err(value);
        }

        // SAFETY: 这是我们设置插槽的唯一地方，由于 reentrancy/concurrency 不可能发生竞争，并且我们检查了插槽当前是否为 `None`，因此此写入维护了 `inner` 的不变性。
        //
        //
        //
        let slot = unsafe { &mut *self.inner.get() };
        *slot = Some(value);
        Ok(())
    }

    /// 获取 cell 的内容，如果 cell 为空，则使用 `f` 对其进行初始化。
    ///
    /// # Panics
    ///
    /// 如果 `f` panics，则 panic 会传播给调用者，并且单元仍保持未初始化状态。
    ///
    ///
    /// 重新从 `f` 初始化 cell 是错误的。这样做会导致 panic。
    ///
    /// # Examples
    ///
    /// ```
    /// #![feature(once_cell)]
    ///
    /// use std::lazy::OnceCell;
    ///
    /// let cell = OnceCell::new();
    /// let value = cell.get_or_init(|| 92);
    /// assert_eq!(value, &92);
    /// let value = cell.get_or_init(|| unreachable!());
    /// assert_eq!(value, &92);
    /// ```
    ///
    ///
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn get_or_init<F>(&self, f: F) -> &T
    where
        F: FnOnce() -> T,
    {
        match self.get_or_try_init(|| Ok::<T, !>(f())) {
            Ok(val) => val,
        }
    }

    /// 获取 cell 的内容，如果 cell 为空，则使用 `f` 对其进行初始化。
    /// 如果单元为空并且 `f` 失败，则返回错误。
    ///
    /// # Panics
    ///
    /// 如果 `f` panics，则 panic 会传播给调用者，并且单元仍保持未初始化状态。
    ///
    ///
    /// 重新从 `f` 初始化 cell 是错误的。这样做会导致 panic。
    ///
    /// # Examples
    ///
    /// ```
    /// #![feature(once_cell)]
    ///
    /// use std::lazy::OnceCell;
    ///
    /// let cell = OnceCell::new();
    /// assert_eq!(cell.get_or_try_init(|| Err(())), Err(()));
    /// assert!(cell.get().is_none());
    /// let value = cell.get_or_try_init(|| -> Result<i32, ()> {
    ///     Ok(92)
    /// });
    /// assert_eq!(value, Ok(&92));
    /// assert_eq!(cell.get(), Some(&92))
    /// ```
    ///
    ///
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn get_or_try_init<F, E>(&self, f: F) -> Result<&T, E>
    where
        F: FnOnce() -> Result<T, E>,
    {
        if let Some(val) = self.get() {
            return Ok(val);
        }
        let val = f()?;
        // 请注意，某些形式的可重入初始化可能会导致 UB (请参见 `reentrant_init` 测试)。
        // 我相信，仅删除此 `assert`，同时保留 `set/get` 听起来是不错的选择，但对于 panic 似乎更好，而不是默默地使用旧值。
        //
        //
        assert!(self.set(val).is_ok(), "reentrant init");
        Ok(self.get().unwrap())
    }

    /// 消费 cell，返回包装后的值。
    ///
    /// 如果 cell 为空，则返回 `None`。
    ///
    /// # Examples
    ///
    /// ```
    /// #![feature(once_cell)]
    ///
    /// use std::lazy::OnceCell;
    ///
    /// let cell: OnceCell<String> = OnceCell::new();
    /// assert_eq!(cell.into_inner(), None);
    ///
    /// let cell = OnceCell::new();
    /// cell.set("hello".to_string()).unwrap();
    /// assert_eq!(cell.into_inner(), Some("hello".to_string()));
    /// ```
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn into_inner(self) -> Option<T> {
        // 因为 `into_inner` 按值取 `self`，所以编译器将静态验证它当前是否未被借用。
        // 因此，移动 `Option<T>` 是安全的。
        self.inner.into_inner()
    }

    /// 从 `OnceCell` 中取出值，将其移回未初始化状态。
    ///
    /// 无效，如果尚未初始化 `OnceCell`，则返回 `None`。
    ///
    /// 通过要求可变引用来保证安全。
    ///
    /// # Examples
    ///
    /// ```
    /// #![feature(once_cell)]
    ///
    /// use std::lazy::OnceCell;
    ///
    /// let mut cell: OnceCell<String> = OnceCell::new();
    /// assert_eq!(cell.take(), None);
    ///
    /// let mut cell = OnceCell::new();
    /// cell.set("hello".to_string()).unwrap();
    /// assert_eq!(cell.take(), Some("hello".to_string()));
    /// assert_eq!(cell.get(), None);
    /// ```
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn take(&mut self) -> Option<T> {
        mem::take(self).into_inner()
    }
}

/// 在首次访问时初始化的值。
///
/// # Examples
///
/// ```
/// #![feature(once_cell)]
///
/// use std::lazy::Lazy;
///
/// let lazy: Lazy<i32> = Lazy::new(|| {
///     println!("initializing");
///     92
/// });
/// println!("ready");
/// println!("{}", *lazy);
/// println!("{}", *lazy);
///
/// // Prints:
/// //   准备初始化
/////
/// //   92
/// //   92
/// ```
#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
pub struct Lazy<T, F = fn() -> T> {
    cell: OnceCell<T>,
    init: Cell<Option<F>>,
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T: fmt::Debug, F> fmt::Debug for Lazy<T, F> {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        f.debug_struct("Lazy").field("cell", &self.cell).field("init", &"..").finish()
    }
}

impl<T, F> Lazy<T, F> {
    /// 使用给定的初始化函数创建一个新的惰性值。
    ///
    /// # Examples
    ///
    /// ```
    /// #![feature(once_cell)]
    ///
    /// # fn main() {
    /// use std::lazy::Lazy;
    ///
    /// let hello = "Hello, World!".to_string();
    ///
    /// let lazy = Lazy::new(|| hello.to_uppercase());
    ///
    /// assert_eq!(&*lazy, "HELLO, WORLD!");
    /// # }
    /// ```
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub const fn new(init: F) -> Lazy<T, F> {
        Lazy { cell: OnceCell::new(), init: Cell::new(Some(init)) }
    }
}

impl<T, F: FnOnce() -> T> Lazy<T, F> {
    /// 强制对此延迟值求值，并向结果返回引用。
    ///
    ///
    /// 这等效于 `Deref` impl，但是是显式的。
    ///
    /// # Examples
    ///
    /// ```
    /// #![feature(once_cell)]
    ///
    /// use std::lazy::Lazy;
    ///
    /// let lazy = Lazy::new(|| 92);
    ///
    /// assert_eq!(Lazy::force(&lazy), &92);
    /// assert_eq!(&*lazy, &92);
    /// ```
    #[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
    pub fn force(this: &Lazy<T, F>) -> &T {
        this.cell.get_or_init(|| match this.init.take() {
            Some(f) => f(),
            None => panic!("`Lazy` instance has previously been poisoned"),
        })
    }
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T, F: FnOnce() -> T> Deref for Lazy<T, F> {
    type Target = T;
    fn deref(&self) -> &T {
        Lazy::force(self)
    }
}

#[unstable(feature = "once_cell", issue = "74465")]
impl<T: Default> Default for Lazy<T> {
    /// 使用 `Default` 作为初始化函数创建一个新的惰性值。
    fn default() -> Lazy<T> {
        Lazy::new(T::default)
    }
}