compiler/rustc_const_eval/src/interpret/eval_context.rs

   1 use std::cell::Cell;
   2 use std::fmt;
   3 use std::mem;
   4
   5 use rustc_data_structures::stable_hasher::{HashStable, StableHasher};
   6 use rustc_hir::{self as hir, def_id::DefId, definitions::DefPathData};
   7 use rustc_index::vec::IndexVec;
   8 use rustc_macros::HashStable;
   9 use rustc_middle::mir;
  10 use rustc_middle::mir::interpret::{InterpError, InvalidProgramInfo};
  11 use rustc_middle::ty::layout::{
  12     self, FnAbiError, FnAbiOfHelpers, FnAbiRequest, LayoutError, LayoutOf, LayoutOfHelpers,
  13     TyAndLayout,
  14 };
  15 use rustc_middle::ty::{
  16     self, query::TyCtxtAt, subst::SubstsRef, ParamEnv, Ty, TyCtxt, TypeFoldable,
  17 };
  18 use rustc_mir_dataflow::storage::AlwaysLiveLocals;
  19 use rustc_query_system::ich::StableHashingContext;
  20 use rustc_session::Limit;
  21 use rustc_span::{Pos, Span};
  22 use rustc_target::abi::{call::FnAbi, Align, HasDataLayout, Size, TargetDataLayout};
  23
  24 use super::{
  25     AllocId, GlobalId, Immediate, InterpErrorInfo, InterpResult, MPlaceTy, Machine, MemPlace,
  26     MemPlaceMeta, Memory, MemoryKind, Operand, Place, PlaceTy, Pointer, Provenance, Scalar,
  27     ScalarMaybeUninit, StackPopJump,
  28 };
  29 use crate::transform::validate::equal_up_to_regions;
  30
  31 pub struct InterpCx<'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
  32     /// Stores the `Machine` instance.
  33     ///
  34     /// Note: the stack is provided by the machine.
  35     pub machine: M,
  36
  37     /// The results of the type checker, from rustc.
  38     /// The span in this is the "root" of the evaluation, i.e., the const
  39     /// we are evaluating (if this is CTFE).
  40     pub tcx: TyCtxtAt<'tcx>,
  41
  42     /// Bounds in scope for polymorphic evaluations.
  43     pub(crate) param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
  44
  45     /// The virtual memory system.
  46     pub memory: Memory<'mir, 'tcx, M>,
  47
  48     /// The recursion limit (cached from `tcx.recursion_limit(())`)
  49     pub recursion_limit: Limit,
  50 }
  51
  52 // The Phantomdata exists to prevent this type from being `Send`. If it were sent across a thread
  53 // boundary and dropped in the other thread, it would exit the span in the other thread.
  54 struct SpanGuard(tracing::Span, std::marker::PhantomData<*const u8>);
  55
  56 impl SpanGuard {
  57     /// By default a `SpanGuard` does nothing.
  58     fn new() -> Self {
  59         Self(tracing::Span::none(), std::marker::PhantomData)
  60     }
  61
  62     /// If a span is entered, we exit the previous span (if any, normally none) and enter the
  63     /// new span. This is mainly so we don't have to use `Option` for the `tracing_span` field of
  64     /// `Frame` by creating a dummy span to being with and then entering it once the frame has
  65     /// been pushed.
  66     fn enter(&mut self, span: tracing::Span) {
  67         // This executes the destructor on the previous instance of `SpanGuard`, ensuring that
  68         // we never enter or exit more spans than vice versa. Unless you `mem::leak`, then we
  69         // can't protect the tracing stack, but that'll just lead to weird logging, no actual
  70         // problems.
  71         *self = Self(span, std::marker::PhantomData);
  72         self.0.with_subscriber(|(id, dispatch)| {
  73             dispatch.enter(id);
  74         });
  75     }
  76 }
  77
  78 impl Drop for SpanGuard {
  79     fn drop(&mut self) {
  80         self.0.with_subscriber(|(id, dispatch)| {
  81             dispatch.exit(id);
  82         });
  83     }
  84 }
  85
  86 /// A stack frame.
  87 pub struct Frame<'mir, 'tcx, Tag: Provenance = AllocId, Extra = ()> {
  88     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  89     // Function and callsite information
  90     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  91     /// The MIR for the function called on this frame.
  92     pub body: &'mir mir::Body<'tcx>,
  93
  94     /// The def_id and substs of the current function.
  95     pub instance: ty::Instance<'tcx>,
  96
  97     /// Extra data for the machine.
  98     pub extra: Extra,
  99
 100     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 101     // Return place and locals
 102     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 103     /// Work to perform when returning from this function.
 104     pub return_to_block: StackPopCleanup,
 105
 106     /// The location where the result of the current stack frame should be written to,
 107     /// and its layout in the caller.
 108     pub return_place: Option<PlaceTy<'tcx, Tag>>,
 109
 110     /// The list of locals for this stack frame, stored in order as
 111     /// `[return_ptr, arguments..., variables..., temporaries...]`.
 112     /// The locals are stored as `Option<Value>`s.
 113     /// `None` represents a local that is currently dead, while a live local
 114     /// can either directly contain `Scalar` or refer to some part of an `Allocation`.
 115     pub locals: IndexVec<mir::Local, LocalState<'tcx, Tag>>,
 116
 117     /// The span of the `tracing` crate is stored here.
 118     /// When the guard is dropped, the span is exited. This gives us
 119     /// a full stack trace on all tracing statements.
 120     tracing_span: SpanGuard,
 121
 122     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 123     // Current position within the function
 124     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 125     /// If this is `Err`, we are not currently executing any particular statement in
 126     /// this frame (can happen e.g. during frame initialization, and during unwinding on
 127     /// frames without cleanup code).
 128     /// We basically abuse `Result` as `Either`.
 129     pub(super) loc: Result<mir::Location, Span>,
 130 }
 131
 132 /// What we store about a frame in an interpreter backtrace.
 133 #[derive(Debug)]
 134 pub struct FrameInfo<'tcx> {
 135     pub instance: ty::Instance<'tcx>,
 136     pub span: Span,
 137     pub lint_root: Option<hir::HirId>,
 138 }
 139
 140 /// Unwind information.
 141 #[derive(Clone, Copy, Eq, PartialEq, Debug, HashStable)]
 142 pub enum StackPopUnwind {
 143     /// The cleanup block.
 144     Cleanup(mir::BasicBlock),
 145     /// No cleanup needs to be done.
 146     Skip,
 147     /// Unwinding is not allowed (UB).
 148     NotAllowed,
 149 }
 150
 151 #[derive(Clone, Copy, Eq, PartialEq, Debug, HashStable)] // Miri debug-prints these
 152 pub enum StackPopCleanup {
 153     /// Jump to the next block in the caller, or cause UB if None (that's a function
 154     /// that may never return). Also store layout of return place so
 155     /// we can validate it at that layout.
 156     /// `ret` stores the block we jump to on a normal return, while `unwind`
 157     /// stores the block used for cleanup during unwinding.
 158     Goto { ret: Option<mir::BasicBlock>, unwind: StackPopUnwind },
 159     /// Just do nothing: Used by Main and for the `box_alloc` hook in miri.
 160     /// `cleanup` says whether locals are deallocated. Static computation
 161     /// wants them leaked to intern what they need (and just throw away
 162     /// the entire `ecx` when it is done).
 163     None { cleanup: bool },
 164 }
 165
 166 /// State of a local variable including a memoized layout
 167 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, HashStable)]
 168 pub struct LocalState<'tcx, Tag: Provenance = AllocId> {
 169     pub value: LocalValue<Tag>,
 170     /// Don't modify if `Some`, this is only used to prevent computing the layout twice
 171     #[stable_hasher(ignore)]
 172     pub layout: Cell<Option<TyAndLayout<'tcx>>>,
 173 }
 174
 175 /// Current value of a local variable
 176 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, HashStable, Debug)] // Miri debug-prints these
 177 pub enum LocalValue<Tag: Provenance = AllocId> {
 178     /// This local is not currently alive, and cannot be used at all.
 179     Dead,
 180     /// This local is alive but not yet initialized. It can be written to
 181     /// but not read from or its address taken. Locals get initialized on
 182     /// first write because for unsized locals, we do not know their size
 183     /// before that.
 184     Uninitialized,
 185     /// A normal, live local.
 186     /// Mostly for convenience, we re-use the `Operand` type here.
 187     /// This is an optimization over just always having a pointer here;
 188     /// we can thus avoid doing an allocation when the local just stores
 189     /// immediate values *and* never has its address taken.
 190     Live(Operand<Tag>),
 191 }
 192
 193 impl<'tcx, Tag: Provenance + 'static> LocalState<'tcx, Tag> {
 194     /// Read the local's value or error if the local is not yet live or not live anymore.
 195     ///
 196     /// Note: This may only be invoked from the `Machine::access_local` hook and not from
 197     /// anywhere else. You may be invalidating machine invariants if you do!
 198     pub fn access(&self) -> InterpResult<'tcx, Operand<Tag>> {
 199         match self.value {
 200             LocalValue::Dead => throw_ub!(DeadLocal),
 201             LocalValue::Uninitialized => {
 202                 bug!("The type checker should prevent reading from a never-written local")
 203             }
 204             LocalValue::Live(val) => Ok(val),
 205         }
 206     }
 207
 208     /// Overwrite the local.  If the local can be overwritten in place, return a reference
 209     /// to do so; otherwise return the `MemPlace` to consult instead.
 210     ///
 211     /// Note: This may only be invoked from the `Machine::access_local_mut` hook and not from
 212     /// anywhere else. You may be invalidating machine invariants if you do!
 213     pub fn access_mut(
 214         &mut self,
 215     ) -> InterpResult<'tcx, Result<&mut LocalValue<Tag>, MemPlace<Tag>>> {
 216         match self.value {
 217             LocalValue::Dead => throw_ub!(DeadLocal),
 218             LocalValue::Live(Operand::Indirect(mplace)) => Ok(Err(mplace)),
 219             ref mut
 220             local @ (LocalValue::Live(Operand::Immediate(_)) | LocalValue::Uninitialized) => {
 221                 Ok(Ok(local))
 222             }
 223         }
 224     }
 225 }
 226
 227 impl<'mir, 'tcx, Tag: Provenance> Frame<'mir, 'tcx, Tag> {
 228     pub fn with_extra<Extra>(self, extra: Extra) -> Frame<'mir, 'tcx, Tag, Extra> {
 229         Frame {
 230             body: self.body,
 231             instance: self.instance,
 232             return_to_block: self.return_to_block,
 233             return_place: self.return_place,
 234             locals: self.locals,
 235             loc: self.loc,
 236             extra,
 237             tracing_span: self.tracing_span,
 238         }
 239     }
 240 }
 241
 242 impl<'mir, 'tcx, Tag: Provenance, Extra> Frame<'mir, 'tcx, Tag, Extra> {
 243     /// Get the current location within the Frame.
 244     ///
 245     /// If this is `Err`, we are not currently executing any particular statement in
 246     /// this frame (can happen e.g. during frame initialization, and during unwinding on
 247     /// frames without cleanup code).
 248     /// We basically abuse `Result` as `Either`.
 249     ///
 250     /// Used by priroda.
 251     pub fn current_loc(&self) -> Result<mir::Location, Span> {
 252         self.loc
 253     }
 254
 255     /// Return the `SourceInfo` of the current instruction.
 256     pub fn current_source_info(&self) -> Option<&mir::SourceInfo> {
 257         self.loc.ok().map(|loc| self.body.source_info(loc))
 258     }
 259
 260     pub fn current_span(&self) -> Span {
 261         match self.loc {
 262             Ok(loc) => self.body.source_info(loc).span,
 263             Err(span) => span,
 264         }
 265     }
 266 }
 267
 268 impl<'tcx> fmt::Display for FrameInfo<'tcx> {
 269     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
 270         ty::tls::with(|tcx| {
 271             if tcx.def_key(self.instance.def_id()).disambiguated_data.data
 272                 == DefPathData::ClosureExpr
 273             {
 274                 write!(f, "inside closure")?;
 275             } else {
 276                 write!(f, "inside `{}`", self.instance)?;
 277             }
 278             if !self.span.is_dummy() {
 279                 let sm = tcx.sess.source_map();
 280                 let lo = sm.lookup_char_pos(self.span.lo());
 281                 write!(
 282                     f,
 283                     " at {}:{}:{}",
 284                     sm.filename_for_diagnostics(&lo.file.name),
 285                     lo.line,
 286                     lo.col.to_usize() + 1
 287                 )?;
 288             }
 289             Ok(())
 290         })
 291     }
 292 }
 293
 294 impl<'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> HasDataLayout for InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 295     #[inline]
 296     fn data_layout(&self) -> &TargetDataLayout {
 297         &self.tcx.data_layout
 298     }
 299 }
 300
 301 impl<'mir, 'tcx, M> layout::HasTyCtxt<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M>
 302 where
 303     M: Machine<'mir, 'tcx>,
 304 {
 305     #[inline]
 306     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
 307         *self.tcx
 308     }
 309 }
 310
 311 impl<'mir, 'tcx, M> layout::HasParamEnv<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M>
 312 where
 313     M: Machine<'mir, 'tcx>,
 314 {
 315     fn param_env(&self) -> ty::ParamEnv<'tcx> {
 316         self.param_env
 317     }
 318 }
 319
 320 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> LayoutOfHelpers<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 321     type LayoutOfResult = InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>>;
 322
 323     #[inline]
 324     fn layout_tcx_at_span(&self) -> Span {
 325         self.tcx.span
 326     }
 327
 328     #[inline]
 329     fn handle_layout_err(
 330         &self,
 331         err: LayoutError<'tcx>,
 332         _: Span,
 333         _: Ty<'tcx>,
 334     ) -> InterpErrorInfo<'tcx> {
 335         err_inval!(Layout(err)).into()
 336     }
 337 }
 338
 339 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> FnAbiOfHelpers<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 340     type FnAbiOfResult = InterpResult<'tcx, &'tcx FnAbi<'tcx, Ty<'tcx>>>;
 341
 342     fn handle_fn_abi_err(
 343         &self,
 344         err: FnAbiError<'tcx>,
 345         _span: Span,
 346         _fn_abi_request: FnAbiRequest<'tcx>,
 347     ) -> InterpErrorInfo<'tcx> {
 348         match err {
 349             FnAbiError::Layout(err) => err_inval!(Layout(err)).into(),
 350             FnAbiError::AdjustForForeignAbi(err) => err_inval!(FnAbi(err)).into(),
 351         }
 352     }
 353 }
 354
 355 /// Test if it is valid for a MIR assignment to assign `src`-typed place to `dest`-typed value.
 356 /// This test should be symmetric, as it is primarily about layout compatibility.
 357 pub(super) fn mir_assign_valid_types<'tcx>(
 358     tcx: TyCtxt<'tcx>,
 359     param_env: ParamEnv<'tcx>,
 360     src: TyAndLayout<'tcx>,
 361     dest: TyAndLayout<'tcx>,
 362 ) -> bool {
 363     // Type-changing assignments can happen when subtyping is used. While
 364     // all normal lifetimes are erased, higher-ranked types with their
 365     // late-bound lifetimes are still around and can lead to type
 366     // differences. So we compare ignoring lifetimes.
 367     if equal_up_to_regions(tcx, param_env, src.ty, dest.ty) {
 368         // Make sure the layout is equal, too -- just to be safe. Miri really
 369         // needs layout equality. For performance reason we skip this check when
 370         // the types are equal. Equal types *can* have different layouts when
 371         // enum downcast is involved (as enum variants carry the type of the
 372         // enum), but those should never occur in assignments.
 373         if cfg!(debug_assertions) || src.ty != dest.ty {
 374             assert_eq!(src.layout, dest.layout);
 375         }
 376         true
 377     } else {
 378         false
 379     }
 380 }
 381
 382 /// Use the already known layout if given (but sanity check in debug mode),
 383 /// or compute the layout.
 384 #[cfg_attr(not(debug_assertions), inline(always))]
 385 pub(super) fn from_known_layout<'tcx>(
 386     tcx: TyCtxtAt<'tcx>,
 387     param_env: ParamEnv<'tcx>,
 388     known_layout: Option<TyAndLayout<'tcx>>,
 389     compute: impl FnOnce() -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>>,
 390 ) -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>> {
 391     match known_layout {
 392         None => compute(),
 393         Some(known_layout) => {
 394             if cfg!(debug_assertions) {
 395                 let check_layout = compute()?;
 396                 if !mir_assign_valid_types(tcx.tcx, param_env, check_layout, known_layout) {
 397                     span_bug!(
 398                         tcx.span,
 399                         "expected type differs from actual type.\nexpected: {:?}\nactual: {:?}",
 400                         known_layout.ty,
 401                         check_layout.ty,
 402                     );
 403                 }
 404             }
 405             Ok(known_layout)
 406         }
 407     }
 408 }
 409
 410 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 411     pub fn new(
 412         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 413         root_span: Span,
 414         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
 415         machine: M,
 416         memory_extra: M::MemoryExtra,
 417     ) -> Self {
 418         InterpCx {
 419             machine,
 420             tcx: tcx.at(root_span),
 421             param_env,
 422             memory: Memory::new(tcx, memory_extra),
 423             recursion_limit: tcx.recursion_limit(),
 424         }
 425     }
 426
 427     #[inline(always)]
 428     pub fn cur_span(&self) -> Span {
 429         self.stack()
 430             .iter()
 431             .rev()
 432             .find(|frame| !frame.instance.def.requires_caller_location(*self.tcx))
 433             .map_or(self.tcx.span, |f| f.current_span())
 434     }
 435
 436     #[inline(always)]
 437     pub fn scalar_to_ptr(&self, scalar: Scalar<M::PointerTag>) -> Pointer<Option<M::PointerTag>> {
 438         self.memory.scalar_to_ptr(scalar)
 439     }
 440
 441     /// Call this to turn untagged "global" pointers (obtained via `tcx`) into
 442     /// the machine pointer to the allocation.  Must never be used
 443     /// for any other pointers, nor for TLS statics.
 444     ///
 445     /// Using the resulting pointer represents a *direct* access to that memory
 446     /// (e.g. by directly using a `static`),
 447     /// as opposed to access through a pointer that was created by the program.
 448     ///
 449     /// This function can fail only if `ptr` points to an `extern static`.
 450     #[inline(always)]
 451     pub fn global_base_pointer(&self, ptr: Pointer) -> InterpResult<'tcx, Pointer<M::PointerTag>> {
 452         self.memory.global_base_pointer(ptr)
 453     }
 454
 455     #[inline(always)]
 456     pub(crate) fn stack(&self) -> &[Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>] {
 457         M::stack(self)
 458     }
 459
 460     #[inline(always)]
 461     pub(crate) fn stack_mut(
 462         &mut self,
 463     ) -> &mut Vec<Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>> {
 464         M::stack_mut(self)
 465     }
 466
 467     #[inline(always)]
 468     pub fn frame_idx(&self) -> usize {
 469         let stack = self.stack();
 470         assert!(!stack.is_empty());
 471         stack.len() - 1
 472     }
 473
 474     #[inline(always)]
 475     pub fn frame(&self) -> &Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra> {
 476         self.stack().last().expect("no call frames exist")
 477     }
 478
 479     #[inline(always)]
 480     pub fn frame_mut(&mut self) -> &mut Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra> {
 481         self.stack_mut().last_mut().expect("no call frames exist")
 482     }
 483
 484     #[inline(always)]
 485     pub(super) fn body(&self) -> &'mir mir::Body<'tcx> {
 486         self.frame().body
 487     }
 488
 489     #[inline(always)]
 490     pub fn sign_extend(&self, value: u128, ty: TyAndLayout<'_>) -> u128 {
 491         assert!(ty.abi.is_signed());
 492         ty.size.sign_extend(value)
 493     }
 494
 495     #[inline(always)]
 496     pub fn truncate(&self, value: u128, ty: TyAndLayout<'_>) -> u128 {
 497         ty.size.truncate(value)
 498     }
 499
 500     #[inline]
 501     pub fn type_is_freeze(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
 502         ty.is_freeze(self.tcx, self.param_env)
 503     }
 504
 505     pub fn load_mir(
 506         &self,
 507         instance: ty::InstanceDef<'tcx>,
 508         promoted: Option<mir::Promoted>,
 509     ) -> InterpResult<'tcx, &'tcx mir::Body<'tcx>> {
 510         // do not continue if typeck errors occurred (can only occur in local crate)
 511         let def = instance.with_opt_param();
 512         if let Some(def) = def.as_local() {
 513             if self.tcx.has_typeck_results(def.did) {
 514                 if let Some(error_reported) = self.tcx.typeck_opt_const_arg(def).tainted_by_errors {
 515                     throw_inval!(AlreadyReported(error_reported))
 516                 }
 517             }
 518         }
 519         trace!("load mir(instance={:?}, promoted={:?})", instance, promoted);
 520         if let Some(promoted) = promoted {
 521             return Ok(&self.tcx.promoted_mir_opt_const_arg(def)[promoted]);
 522         }
 523         M::load_mir(self, instance)
 524     }
 525
 526     /// Call this on things you got out of the MIR (so it is as generic as the current
 527     /// stack frame), to bring it into the proper environment for this interpreter.
 528     pub(super) fn subst_from_current_frame_and_normalize_erasing_regions<T: TypeFoldable<'tcx>>(
 529         &self,
 530         value: T,
 531     ) -> Result<T, InterpError<'tcx>> {
 532         self.subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions(self.frame(), value)
 533     }
 534
 535     /// Call this on things you got out of the MIR (so it is as generic as the provided
 536     /// stack frame), to bring it into the proper environment for this interpreter.
 537     pub(super) fn subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions<T: TypeFoldable<'tcx>>(
 538         &self,
 539         frame: &Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>,
 540         value: T,
 541     ) -> Result<T, InterpError<'tcx>> {
 542         frame
 543             .instance
 544             .try_subst_mir_and_normalize_erasing_regions(*self.tcx, self.param_env, value)
 545             .or_else(|e| {
 546                 self.tcx.sess.delay_span_bug(
 547                     self.cur_span(),
 548                     format!("failed to normalize {}", e.get_type_for_failure()).as_str(),
 549                 );
 550
 551                 Err(InterpError::InvalidProgram(InvalidProgramInfo::TooGeneric))
 552             })
 553     }
 554
 555     /// The `substs` are assumed to already be in our interpreter "universe" (param_env).
 556     pub(super) fn resolve(
 557         &self,
 558         def: ty::WithOptConstParam<DefId>,
 559         substs: SubstsRef<'tcx>,
 560     ) -> InterpResult<'tcx, ty::Instance<'tcx>> {
 561         trace!("resolve: {:?}, {:#?}", def, substs);
 562         trace!("param_env: {:#?}", self.param_env);
 563         trace!("substs: {:#?}", substs);
 564         match ty::Instance::resolve_opt_const_arg(*self.tcx, self.param_env, def, substs) {
 565             Ok(Some(instance)) => Ok(instance),
 566             Ok(None) => throw_inval!(TooGeneric),
 567
 568             // FIXME(eddyb) this could be a bit more specific than `AlreadyReported`.
 569             Err(error_reported) => throw_inval!(AlreadyReported(error_reported)),
 570         }
 571     }
 572
 573     #[inline(always)]
 574     pub fn layout_of_local(
 575         &self,
 576         frame: &Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>,
 577         local: mir::Local,
 578         layout: Option<TyAndLayout<'tcx>>,
 579     ) -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>> {
 580         // `const_prop` runs into this with an invalid (empty) frame, so we
 581         // have to support that case (mostly by skipping all caching).
 582         match frame.locals.get(local).and_then(|state| state.layout.get()) {
 583             None => {
 584                 let layout = from_known_layout(self.tcx, self.param_env, layout, || {
 585                     let local_ty = frame.body.local_decls[local].ty;
 586                     let local_ty =
 587                         self.subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions(frame, local_ty)?;
 588                     self.layout_of(local_ty)
 589                 })?;
 590                 if let Some(state) = frame.locals.get(local) {
 591                     // Layouts of locals are requested a lot, so we cache them.
 592                     state.layout.set(Some(layout));
 593                 }
 594                 Ok(layout)
 595             }
 596             Some(layout) => Ok(layout),
 597         }
 598     }
 599
 600     /// Returns the actual dynamic size and alignment of the place at the given type.
 601     /// Only the "meta" (metadata) part of the place matters.
 602     /// This can fail to provide an answer for extern types.
 603     pub(super) fn size_and_align_of(
 604         &self,
 605         metadata: &MemPlaceMeta<M::PointerTag>,
 606         layout: &TyAndLayout<'tcx>,
 607     ) -> InterpResult<'tcx, Option<(Size, Align)>> {
 608         if !layout.is_unsized() {
 609             return Ok(Some((layout.size, layout.align.abi)));
 610         }
 611         match layout.ty.kind() {
 612             ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
 613                 // First get the size of all statically known fields.
 614                 // Don't use type_of::sizing_type_of because that expects t to be sized,
 615                 // and it also rounds up to alignment, which we want to avoid,
 616                 // as the unsized field's alignment could be smaller.
 617                 assert!(!layout.ty.is_simd());
 618                 assert!(layout.fields.count() > 0);
 619                 trace!("DST layout: {:?}", layout);
 620
 621                 let sized_size = layout.fields.offset(layout.fields.count() - 1);
 622                 let sized_align = layout.align.abi;
 623                 trace!(
 624                     "DST {} statically sized prefix size: {:?} align: {:?}",
 625                     layout.ty,
 626                     sized_size,
 627                     sized_align
 628                 );
 629
 630                 // Recurse to get the size of the dynamically sized field (must be
 631                 // the last field).  Can't have foreign types here, how would we
 632                 // adjust alignment and size for them?
 633                 let field = layout.field(self, layout.fields.count() - 1);
 634                 let (unsized_size, unsized_align) =
 635                     match self.size_and_align_of(metadata, &field)? {
 636                         Some(size_and_align) => size_and_align,
 637                         None => {
 638                             // A field with an extern type. We don't know the actual dynamic size
 639                             // or the alignment.
 640                             return Ok(None);
 641                         }
 642                     };
 643
 644                 // FIXME (#26403, #27023): We should be adding padding
 645                 // to `sized_size` (to accommodate the `unsized_align`
 646                 // required of the unsized field that follows) before
 647                 // summing it with `sized_size`. (Note that since #26403
 648                 // is unfixed, we do not yet add the necessary padding
 649                 // here. But this is where the add would go.)
 650
 651                 // Return the sum of sizes and max of aligns.
 652                 let size = sized_size + unsized_size; // `Size` addition
 653
 654                 // Choose max of two known alignments (combined value must
 655                 // be aligned according to more restrictive of the two).
 656                 let align = sized_align.max(unsized_align);
 657
 658                 // Issue #27023: must add any necessary padding to `size`
 659                 // (to make it a multiple of `align`) before returning it.
 660                 let size = size.align_to(align);
 661
 662                 // Check if this brought us over the size limit.
 663                 if size.bytes() >= self.tcx.data_layout.obj_size_bound() {
 664                     throw_ub!(InvalidMeta("total size is bigger than largest supported object"));
 665                 }
 666                 Ok(Some((size, align)))
 667             }
 668             ty::Dynamic(..) => {
 669                 let vtable = self.scalar_to_ptr(metadata.unwrap_meta());
 670                 // Read size and align from vtable (already checks size).
 671                 Ok(Some(self.read_size_and_align_from_vtable(vtable)?))
 672             }
 673
 674             ty::Slice(_) | ty::Str => {
 675                 let len = metadata.unwrap_meta().to_machine_usize(self)?;
 676                 let elem = layout.field(self, 0);
 677
 678                 // Make sure the slice is not too big.
 679                 let size = elem.size.checked_mul(len, self).ok_or_else(|| {
 680                     err_ub!(InvalidMeta("slice is bigger than largest supported object"))
 681                 })?;
 682                 Ok(Some((size, elem.align.abi)))
 683             }
 684
 685             ty::Foreign(_) => Ok(None),
 686
 687             _ => span_bug!(self.cur_span(), "size_and_align_of::<{:?}> not supported", layout.ty),
 688         }
 689     }
 690     #[inline]
 691     pub fn size_and_align_of_mplace(
 692         &self,
 693         mplace: &MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
 694     ) -> InterpResult<'tcx, Option<(Size, Align)>> {
 695         self.size_and_align_of(&mplace.meta, &mplace.layout)
 696     }
 697
 698     pub fn push_stack_frame(
 699         &mut self,
 700         instance: ty::Instance<'tcx>,
 701         body: &'mir mir::Body<'tcx>,
 702         return_place: Option<&PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>>,
 703         return_to_block: StackPopCleanup,
 704     ) -> InterpResult<'tcx> {
 705         // first push a stack frame so we have access to the local substs
 706         let pre_frame = Frame {
 707             body,
 708             loc: Err(body.span), // Span used for errors caused during preamble.
 709             return_to_block,
 710             return_place: return_place.copied(),
 711             // empty local array, we fill it in below, after we are inside the stack frame and
 712             // all methods actually know about the frame
 713             locals: IndexVec::new(),
 714             instance,
 715             tracing_span: SpanGuard::new(),
 716             extra: (),
 717         };
 718         let frame = M::init_frame_extra(self, pre_frame)?;
 719         self.stack_mut().push(frame);
 720
 721         // Make sure all the constants required by this frame evaluate successfully (post-monomorphization check).
 722         for const_ in &body.required_consts {
 723             let span = const_.span;
 724             let const_ =
 725                 self.subst_from_current_frame_and_normalize_erasing_regions(const_.literal)?;
 726             self.mir_const_to_op(&const_, None).map_err(|err| {
 727                 // If there was an error, set the span of the current frame to this constant.
 728                 // Avoiding doing this when evaluation succeeds.
 729                 self.frame_mut().loc = Err(span);
 730                 err
 731             })?;
 732         }
 733
 734         // Locals are initially uninitialized.
 735         let dummy = LocalState { value: LocalValue::Uninitialized, layout: Cell::new(None) };
 736         let mut locals = IndexVec::from_elem(dummy, &body.local_decls);
 737
 738         // Now mark those locals as dead that we do not want to initialize
 739         // Mark locals that use `Storage*` annotations as dead on function entry.
 740         let always_live = AlwaysLiveLocals::new(self.body());
 741         for local in locals.indices() {
 742             if !always_live.contains(local) {
 743                 locals[local].value = LocalValue::Dead;
 744             }
 745         }
 746         // done
 747         self.frame_mut().locals = locals;
 748         M::after_stack_push(self)?;
 749         self.frame_mut().loc = Ok(mir::Location::START);
 750
 751         let span = info_span!("frame", "{}", instance);
 752         self.frame_mut().tracing_span.enter(span);
 753
 754         Ok(())
 755     }
 756
 757     /// Jump to the given block.
 758     #[inline]
 759     pub fn go_to_block(&mut self, target: mir::BasicBlock) {
 760         self.frame_mut().loc = Ok(mir::Location { block: target, statement_index: 0 });
 761     }
 762
 763     /// *Return* to the given `target` basic block.
 764     /// Do *not* use for unwinding! Use `unwind_to_block` instead.
 765     ///
 766     /// If `target` is `None`, that indicates the function cannot return, so we raise UB.
 767     pub fn return_to_block(&mut self, target: Option<mir::BasicBlock>) -> InterpResult<'tcx> {
 768         if let Some(target) = target {
 769             self.go_to_block(target);
 770             Ok(())
 771         } else {
 772             throw_ub!(Unreachable)
 773         }
 774     }
 775
 776     /// *Unwind* to the given `target` basic block.
 777     /// Do *not* use for returning! Use `return_to_block` instead.
 778     ///
 779     /// If `target` is `StackPopUnwind::Skip`, that indicates the function does not need cleanup
 780     /// during unwinding, and we will just keep propagating that upwards.
 781     ///
 782     /// If `target` is `StackPopUnwind::NotAllowed`, that indicates the function does not allow
 783     /// unwinding, and doing so is UB.
 784     pub fn unwind_to_block(&mut self, target: StackPopUnwind) -> InterpResult<'tcx> {
 785         self.frame_mut().loc = match target {
 786             StackPopUnwind::Cleanup(block) => Ok(mir::Location { block, statement_index: 0 }),
 787             StackPopUnwind::Skip => Err(self.frame_mut().body.span),
 788             StackPopUnwind::NotAllowed => {
 789                 throw_ub_format!("unwinding past a stack frame that does not allow unwinding")
 790             }
 791         };
 792         Ok(())
 793     }
 794
 795     /// Pops the current frame from the stack, deallocating the
 796     /// memory for allocated locals.
 797     ///
 798     /// If `unwinding` is `false`, then we are performing a normal return
 799     /// from a function. In this case, we jump back into the frame of the caller,
 800     /// and continue execution as normal.
 801     ///
 802     /// If `unwinding` is `true`, then we are in the middle of a panic,
 803     /// and need to unwind this frame. In this case, we jump to the
 804     /// `cleanup` block for the function, which is responsible for running
 805     /// `Drop` impls for any locals that have been initialized at this point.
 806     /// The cleanup block ends with a special `Resume` terminator, which will
 807     /// cause us to continue unwinding.
 808     pub(super) fn pop_stack_frame(&mut self, unwinding: bool) -> InterpResult<'tcx> {
 809         info!(
 810             "popping stack frame ({})",
 811             if unwinding { "during unwinding" } else { "returning from function" }
 812         );
 813
 814         // Sanity check `unwinding`.
 815         assert_eq!(
 816             unwinding,
 817             match self.frame().loc {
 818                 Ok(loc) => self.body().basic_blocks()[loc.block].is_cleanup,
 819                 Err(_) => true,
 820             }
 821         );
 822
 823         if unwinding && self.frame_idx() == 0 {
 824             throw_ub_format!("unwinding past the topmost frame of the stack");
 825         }
 826
 827         let frame =
 828             self.stack_mut().pop().expect("tried to pop a stack frame, but there were none");
 829
 830         if !unwinding {
 831             // Copy the return value to the caller's stack frame.
 832             if let Some(ref return_place) = frame.return_place {
 833                 let op = self.access_local(&frame, mir::RETURN_PLACE, None)?;
 834                 self.copy_op_transmute(&op, return_place)?;
 835                 trace!("{:?}", self.dump_place(**return_place));
 836             } else {
 837                 throw_ub!(Unreachable);
 838             }
 839         }
 840
 841         let return_to_block = frame.return_to_block;
 842
 843         // Now where do we jump next?
 844
 845         // Usually we want to clean up (deallocate locals), but in a few rare cases we don't.
 846         // In that case, we return early. We also avoid validation in that case,
 847         // because this is CTFE and the final value will be thoroughly validated anyway.
 848         let cleanup = match return_to_block {
 849             StackPopCleanup::Goto { .. } => true,
 850             StackPopCleanup::None { cleanup, .. } => cleanup,
 851         };
 852
 853         if !cleanup {
 854             assert!(self.stack().is_empty(), "only the topmost frame should ever be leaked");
 855             assert!(!unwinding, "tried to skip cleanup during unwinding");
 856             // Leak the locals, skip validation, skip machine hook.
 857             return Ok(());
 858         }
 859
 860         // Cleanup: deallocate all locals that are backed by an allocation.
 861         for local in &frame.locals {
 862             self.deallocate_local(local.value)?;
 863         }
 864
 865         if M::after_stack_pop(self, frame, unwinding)? == StackPopJump::NoJump {
 866             // The hook already did everything.
 867             // We want to skip the `info!` below, hence early return.
 868             return Ok(());
 869         }
 870         // Normal return, figure out where to jump.
 871         if unwinding {
 872             // Follow the unwind edge.
 873             let unwind = match return_to_block {
 874                 StackPopCleanup::Goto { unwind, .. } => unwind,
 875                 StackPopCleanup::None { .. } => {
 876                     panic!("Encountered StackPopCleanup::None when unwinding!")
 877                 }
 878             };
 879             self.unwind_to_block(unwind)
 880         } else {
 881             // Follow the normal return edge.
 882             match return_to_block {
 883                 StackPopCleanup::Goto { ret, .. } => self.return_to_block(ret),
 884                 StackPopCleanup::None { .. } => Ok(()),
 885             }
 886         }
 887     }
 888
 889     /// Mark a storage as live, killing the previous content.
 890     pub fn storage_live(&mut self, local: mir::Local) -> InterpResult<'tcx> {
 891         assert!(local != mir::RETURN_PLACE, "Cannot make return place live");
 892         trace!("{:?} is now live", local);
 893
 894         let local_val = LocalValue::Uninitialized;
 895         // StorageLive expects the local to be dead, and marks it live.
 896         let old = mem::replace(&mut self.frame_mut().locals[local].value, local_val);
 897         if !matches!(old, LocalValue::Dead) {
 898             throw_ub_format!("StorageLive on a local that was already live");
 899         }
 900         Ok(())
 901     }
 902
 903     pub fn storage_dead(&mut self, local: mir::Local) -> InterpResult<'tcx> {
 904         assert!(local != mir::RETURN_PLACE, "Cannot make return place dead");
 905         trace!("{:?} is now dead", local);
 906
 907         // It is entirely okay for this local to be already dead (at least that's how we currently generate MIR)
 908         let old = mem::replace(&mut self.frame_mut().locals[local].value, LocalValue::Dead);
 909         self.deallocate_local(old)?;
 910         Ok(())
 911     }
 912
 913     fn deallocate_local(&mut self, local: LocalValue<M::PointerTag>) -> InterpResult<'tcx> {
 914         if let LocalValue::Live(Operand::Indirect(MemPlace { ptr, .. })) = local {
 915             // All locals have a backing allocation, even if the allocation is empty
 916             // due to the local having ZST type. Hence we can `unwrap`.
 917             trace!(
 918                 "deallocating local {:?}: {:?}",
 919                 local,
 920                 self.memory.dump_alloc(ptr.provenance.unwrap().get_alloc_id())
 921             );
 922             self.memory.deallocate(ptr, None, MemoryKind::Stack)?;
 923         };
 924         Ok(())
 925     }
 926
 927     pub fn eval_to_allocation(
 928         &self,
 929         gid: GlobalId<'tcx>,
 930     ) -> InterpResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
 931         // For statics we pick `ParamEnv::reveal_all`, because statics don't have generics
 932         // and thus don't care about the parameter environment. While we could just use
 933         // `self.param_env`, that would mean we invoke the query to evaluate the static
 934         // with different parameter environments, thus causing the static to be evaluated
 935         // multiple times.
 936         let param_env = if self.tcx.is_static(gid.instance.def_id()) {
 937             ty::ParamEnv::reveal_all()
 938         } else {
 939             self.param_env
 940         };
 941         let param_env = param_env.with_const();
 942         let val = self.tcx.eval_to_allocation_raw(param_env.and(gid))?;
 943         self.raw_const_to_mplace(val)
 944     }
 945
 946     #[must_use]
 947     pub fn dump_place(&self, place: Place<M::PointerTag>) -> PlacePrinter<'_, 'mir, 'tcx, M> {
 948         PlacePrinter { ecx: self, place }
 949     }
 950
 951     #[must_use]
 952     pub fn generate_stacktrace(&self) -> Vec<FrameInfo<'tcx>> {
 953         let mut frames = Vec::new();
 954         for frame in self
 955             .stack()
 956             .iter()
 957             .rev()
 958             .skip_while(|frame| frame.instance.def.requires_caller_location(*self.tcx))
 959         {
 960             let lint_root = frame.current_source_info().and_then(|source_info| {
 961                 match &frame.body.source_scopes[source_info.scope].local_data {
 962                     mir::ClearCrossCrate::Set(data) => Some(data.lint_root),
 963                     mir::ClearCrossCrate::Clear => None,
 964                 }
 965             });
 966             let span = frame.current_span();
 967
 968             frames.push(FrameInfo { span, instance: frame.instance, lint_root });
 969         }
 970         trace!("generate stacktrace: {:#?}", frames);
 971         frames
 972     }
 973 }
 974
 975 #[doc(hidden)]
 976 /// Helper struct for the `dump_place` function.
 977 pub struct PlacePrinter<'a, 'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
 978     ecx: &'a InterpCx<'mir, 'tcx, M>,
 979     place: Place<M::PointerTag>,
 980 }
 981
 982 impl<'a, 'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> std::fmt::Debug
 983     for PlacePrinter<'a, 'mir, 'tcx, M>
 984 {
 985     fn fmt(&self, fmt: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
 986         match self.place {
 987             Place::Local { frame, local } => {
 988                 let mut allocs = Vec::new();
 989                 write!(fmt, "{:?}", local)?;
 990                 if frame != self.ecx.frame_idx() {
 991                     write!(fmt, " ({} frames up)", self.ecx.frame_idx() - frame)?;
 992                 }
 993                 write!(fmt, ":")?;
 994
 995                 match self.ecx.stack()[frame].locals[local].value {
 996                     LocalValue::Dead => write!(fmt, " is dead")?,
 997                     LocalValue::Uninitialized => write!(fmt, " is uninitialized")?,
 998                     LocalValue::Live(Operand::Indirect(mplace)) => {
 999                         write!(
1000                             fmt,
1001                             " by align({}){} ref {:?}:",
1002                             mplace.align.bytes(),
1003                             match mplace.meta {
1004                                 MemPlaceMeta::Meta(meta) => format!(" meta({:?})", meta),
1005                                 MemPlaceMeta::Poison | MemPlaceMeta::None => String::new(),
1006                             },
1007                             mplace.ptr,
1008                         )?;
1009                         allocs.extend(mplace.ptr.provenance.map(Provenance::get_alloc_id));
1010                     }
1011                     LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::Scalar(val))) => {
1012                         write!(fmt, " {:?}", val)?;
1013                         if let ScalarMaybeUninit::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) = val {
1014                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1015                         }
1016                     }
1017                     LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::ScalarPair(val1, val2))) => {
1018                         write!(fmt, " ({:?}, {:?})", val1, val2)?;
1019                         if let ScalarMaybeUninit::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) = val1 {
1020                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1021                         }
1022                         if let ScalarMaybeUninit::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) = val2 {
1023                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1024                         }
1025                     }
1026                 }
1027
1028                 write!(fmt, ": {:?}", self.ecx.memory.dump_allocs(allocs))
1029             }
1030             Place::Ptr(mplace) => match mplace.ptr.provenance.map(Provenance::get_alloc_id) {
1031                 Some(alloc_id) => write!(
1032                     fmt,
1033                     "by align({}) ref {:?}: {:?}",
1034                     mplace.align.bytes(),
1035                     mplace.ptr,
1036                     self.ecx.memory.dump_alloc(alloc_id)
1037                 ),
1038                 ptr => write!(fmt, " integral by ref: {:?}", ptr),
1039             },
1040         }
1041     }
1042 }
1043
1044 impl<'ctx, 'mir, 'tcx, Tag: Provenance, Extra> HashStable<StableHashingContext<'ctx>>
1045     for Frame<'mir, 'tcx, Tag, Extra>
1046 where
1047     Extra: HashStable<StableHashingContext<'ctx>>,
1048     Tag: HashStable<StableHashingContext<'ctx>>,
1049 {
1050     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'ctx>, hasher: &mut StableHasher) {
1051         // Exhaustive match on fields to make sure we forget no field.
1052         let Frame {
1053             body,
1054             instance,
1055             return_to_block,
1056             return_place,
1057             locals,
1058             loc,
1059             extra,
1060             tracing_span: _,
1061         } = self;
1062         body.hash_stable(hcx, hasher);
1063         instance.hash_stable(hcx, hasher);
1064         return_to_block.hash_stable(hcx, hasher);
1065         return_place.as_ref().map(|r| &**r).hash_stable(hcx, hasher);
1066         locals.hash_stable(hcx, hasher);
1067         loc.hash_stable(hcx, hasher);
1068         extra.hash_stable(hcx, hasher);
1069     }
1070 }