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     AllocCheck, AllocId, GlobalId, Immediate, InterpErrorInfo, InterpResult, MPlaceTy, Machine,
  26     MemPlace, MemPlaceMeta, Memory, MemoryKind, Operand, Place, PlaceTy, Pointer, Provenance,
  27     Scalar, 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     /// The root frame of the stack: nowhere else to jump to.
 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     Root { cleanup: bool },
 164 }
 165
 166 /// State of a local variable including a memoized layout
 167 #[derive(Clone, Debug, 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) => {
 351                 err_inval!(FnAbiAdjustForForeignAbi(err)).into()
 352             }
 353         }
 354     }
 355 }
 356
 357 /// Test if it is valid for a MIR assignment to assign `src`-typed place to `dest`-typed value.
 358 /// This test should be symmetric, as it is primarily about layout compatibility.
 359 pub(super) fn mir_assign_valid_types<'tcx>(
 360     tcx: TyCtxt<'tcx>,
 361     param_env: ParamEnv<'tcx>,
 362     src: TyAndLayout<'tcx>,
 363     dest: TyAndLayout<'tcx>,
 364 ) -> bool {
 365     // Type-changing assignments can happen when subtyping is used. While
 366     // all normal lifetimes are erased, higher-ranked types with their
 367     // late-bound lifetimes are still around and can lead to type
 368     // differences. So we compare ignoring lifetimes.
 369     if equal_up_to_regions(tcx, param_env, src.ty, dest.ty) {
 370         // Make sure the layout is equal, too -- just to be safe. Miri really
 371         // needs layout equality. For performance reason we skip this check when
 372         // the types are equal. Equal types *can* have different layouts when
 373         // enum downcast is involved (as enum variants carry the type of the
 374         // enum), but those should never occur in assignments.
 375         if cfg!(debug_assertions) || src.ty != dest.ty {
 376             assert_eq!(src.layout, dest.layout);
 377         }
 378         true
 379     } else {
 380         false
 381     }
 382 }
 383
 384 /// Use the already known layout if given (but sanity check in debug mode),
 385 /// or compute the layout.
 386 #[cfg_attr(not(debug_assertions), inline(always))]
 387 pub(super) fn from_known_layout<'tcx>(
 388     tcx: TyCtxtAt<'tcx>,
 389     param_env: ParamEnv<'tcx>,
 390     known_layout: Option<TyAndLayout<'tcx>>,
 391     compute: impl FnOnce() -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>>,
 392 ) -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>> {
 393     match known_layout {
 394         None => compute(),
 395         Some(known_layout) => {
 396             if cfg!(debug_assertions) {
 397                 let check_layout = compute()?;
 398                 if !mir_assign_valid_types(tcx.tcx, param_env, check_layout, known_layout) {
 399                     span_bug!(
 400                         tcx.span,
 401                         "expected type differs from actual type.\nexpected: {:?}\nactual: {:?}",
 402                         known_layout.ty,
 403                         check_layout.ty,
 404                     );
 405                 }
 406             }
 407             Ok(known_layout)
 408         }
 409     }
 410 }
 411
 412 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 413     pub fn new(
 414         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 415         root_span: Span,
 416         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
 417         machine: M,
 418         memory_extra: M::MemoryExtra,
 419     ) -> Self {
 420         InterpCx {
 421             machine,
 422             tcx: tcx.at(root_span),
 423             param_env,
 424             memory: Memory::new(tcx, memory_extra),
 425             recursion_limit: tcx.recursion_limit(),
 426         }
 427     }
 428
 429     #[inline(always)]
 430     pub fn cur_span(&self) -> Span {
 431         self.stack()
 432             .iter()
 433             .rev()
 434             .find(|frame| !frame.instance.def.requires_caller_location(*self.tcx))
 435             .map_or(self.tcx.span, |f| f.current_span())
 436     }
 437
 438     #[inline(always)]
 439     pub fn scalar_to_ptr(&self, scalar: Scalar<M::PointerTag>) -> Pointer<Option<M::PointerTag>> {
 440         self.memory.scalar_to_ptr(scalar)
 441     }
 442
 443     /// Test if this value might be null.
 444     /// If the machine does not support ptr-to-int casts, this is conservative.
 445     pub fn scalar_may_be_null(&self, scalar: Scalar<M::PointerTag>) -> bool {
 446         match scalar.try_to_int() {
 447             Ok(int) => int.is_null(),
 448             Err(_) => {
 449                 let ptr = self.scalar_to_ptr(scalar);
 450                 match self.memory.ptr_try_get_alloc(ptr) {
 451                     Ok((alloc_id, offset, _)) => {
 452                         let (size, _align) = self
 453                             .memory
 454                             .get_size_and_align(alloc_id, AllocCheck::MaybeDead)
 455                             .expect("alloc info with MaybeDead cannot fail");
 456                         // If the pointer is out-of-bounds, it may be null.
 457                         // Note that one-past-the-end (offset == size) is still inbounds, and never null.
 458                         offset > size
 459                     }
 460                     Err(offset) => offset == 0,
 461                 }
 462             }
 463         }
 464     }
 465
 466     /// Call this to turn untagged "global" pointers (obtained via `tcx`) into
 467     /// the machine pointer to the allocation.  Must never be used
 468     /// for any other pointers, nor for TLS statics.
 469     ///
 470     /// Using the resulting pointer represents a *direct* access to that memory
 471     /// (e.g. by directly using a `static`),
 472     /// as opposed to access through a pointer that was created by the program.
 473     ///
 474     /// This function can fail only if `ptr` points to an `extern static`.
 475     #[inline(always)]
 476     pub fn global_base_pointer(&self, ptr: Pointer) -> InterpResult<'tcx, Pointer<M::PointerTag>> {
 477         self.memory.global_base_pointer(ptr)
 478     }
 479
 480     #[inline(always)]
 481     pub(crate) fn stack(&self) -> &[Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>] {
 482         M::stack(self)
 483     }
 484
 485     #[inline(always)]
 486     pub(crate) fn stack_mut(
 487         &mut self,
 488     ) -> &mut Vec<Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>> {
 489         M::stack_mut(self)
 490     }
 491
 492     #[inline(always)]
 493     pub fn frame_idx(&self) -> usize {
 494         let stack = self.stack();
 495         assert!(!stack.is_empty());
 496         stack.len() - 1
 497     }
 498
 499     #[inline(always)]
 500     pub fn frame(&self) -> &Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra> {
 501         self.stack().last().expect("no call frames exist")
 502     }
 503
 504     #[inline(always)]
 505     pub fn frame_mut(&mut self) -> &mut Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra> {
 506         self.stack_mut().last_mut().expect("no call frames exist")
 507     }
 508
 509     #[inline(always)]
 510     pub(super) fn body(&self) -> &'mir mir::Body<'tcx> {
 511         self.frame().body
 512     }
 513
 514     #[inline(always)]
 515     pub fn sign_extend(&self, value: u128, ty: TyAndLayout<'_>) -> u128 {
 516         assert!(ty.abi.is_signed());
 517         ty.size.sign_extend(value)
 518     }
 519
 520     #[inline(always)]
 521     pub fn truncate(&self, value: u128, ty: TyAndLayout<'_>) -> u128 {
 522         ty.size.truncate(value)
 523     }
 524
 525     #[inline]
 526     pub fn type_is_freeze(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
 527         ty.is_freeze(self.tcx, self.param_env)
 528     }
 529
 530     pub fn load_mir(
 531         &self,
 532         instance: ty::InstanceDef<'tcx>,
 533         promoted: Option<mir::Promoted>,
 534     ) -> InterpResult<'tcx, &'tcx mir::Body<'tcx>> {
 535         let def = instance.with_opt_param();
 536         trace!("load mir(instance={:?}, promoted={:?})", instance, promoted);
 537         let body = if let Some(promoted) = promoted {
 538             &self.tcx.promoted_mir_opt_const_arg(def)[promoted]
 539         } else {
 540             M::load_mir(self, instance)?
 541         };
 542         // do not continue if typeck errors occurred (can only occur in local crate)
 543         if let Some(err) = body.tainted_by_errors {
 544             throw_inval!(AlreadyReported(err));
 545         }
 546         Ok(body)
 547     }
 548
 549     /// Call this on things you got out of the MIR (so it is as generic as the current
 550     /// stack frame), to bring it into the proper environment for this interpreter.
 551     pub(super) fn subst_from_current_frame_and_normalize_erasing_regions<T: TypeFoldable<'tcx>>(
 552         &self,
 553         value: T,
 554     ) -> Result<T, InterpError<'tcx>> {
 555         self.subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions(self.frame(), value)
 556     }
 557
 558     /// Call this on things you got out of the MIR (so it is as generic as the provided
 559     /// stack frame), to bring it into the proper environment for this interpreter.
 560     pub(super) fn subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions<T: TypeFoldable<'tcx>>(
 561         &self,
 562         frame: &Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>,
 563         value: T,
 564     ) -> Result<T, InterpError<'tcx>> {
 565         frame
 566             .instance
 567             .try_subst_mir_and_normalize_erasing_regions(*self.tcx, self.param_env, value)
 568             .or_else(|e| {
 569                 self.tcx.sess.delay_span_bug(
 570                     self.cur_span(),
 571                     format!("failed to normalize {}", e.get_type_for_failure()).as_str(),
 572                 );
 573
 574                 Err(InterpError::InvalidProgram(InvalidProgramInfo::TooGeneric))
 575             })
 576     }
 577
 578     /// The `substs` are assumed to already be in our interpreter "universe" (param_env).
 579     pub(super) fn resolve(
 580         &self,
 581         def: ty::WithOptConstParam<DefId>,
 582         substs: SubstsRef<'tcx>,
 583     ) -> InterpResult<'tcx, ty::Instance<'tcx>> {
 584         trace!("resolve: {:?}, {:#?}", def, substs);
 585         trace!("param_env: {:#?}", self.param_env);
 586         trace!("substs: {:#?}", substs);
 587         match ty::Instance::resolve_opt_const_arg(*self.tcx, self.param_env, def, substs) {
 588             Ok(Some(instance)) => Ok(instance),
 589             Ok(None) => throw_inval!(TooGeneric),
 590
 591             // FIXME(eddyb) this could be a bit more specific than `AlreadyReported`.
 592             Err(error_reported) => throw_inval!(AlreadyReported(error_reported)),
 593         }
 594     }
 595
 596     #[inline(always)]
 597     pub fn layout_of_local(
 598         &self,
 599         frame: &Frame<'mir, 'tcx, M::PointerTag, M::FrameExtra>,
 600         local: mir::Local,
 601         layout: Option<TyAndLayout<'tcx>>,
 602     ) -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>> {
 603         // `const_prop` runs into this with an invalid (empty) frame, so we
 604         // have to support that case (mostly by skipping all caching).
 605         match frame.locals.get(local).and_then(|state| state.layout.get()) {
 606             None => {
 607                 let layout = from_known_layout(self.tcx, self.param_env, layout, || {
 608                     let local_ty = frame.body.local_decls[local].ty;
 609                     let local_ty =
 610                         self.subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions(frame, local_ty)?;
 611                     self.layout_of(local_ty)
 612                 })?;
 613                 if let Some(state) = frame.locals.get(local) {
 614                     // Layouts of locals are requested a lot, so we cache them.
 615                     state.layout.set(Some(layout));
 616                 }
 617                 Ok(layout)
 618             }
 619             Some(layout) => Ok(layout),
 620         }
 621     }
 622
 623     /// Returns the actual dynamic size and alignment of the place at the given type.
 624     /// Only the "meta" (metadata) part of the place matters.
 625     /// This can fail to provide an answer for extern types.
 626     pub(super) fn size_and_align_of(
 627         &self,
 628         metadata: &MemPlaceMeta<M::PointerTag>,
 629         layout: &TyAndLayout<'tcx>,
 630     ) -> InterpResult<'tcx, Option<(Size, Align)>> {
 631         if !layout.is_unsized() {
 632             return Ok(Some((layout.size, layout.align.abi)));
 633         }
 634         match layout.ty.kind() {
 635             ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
 636                 // First get the size of all statically known fields.
 637                 // Don't use type_of::sizing_type_of because that expects t to be sized,
 638                 // and it also rounds up to alignment, which we want to avoid,
 639                 // as the unsized field's alignment could be smaller.
 640                 assert!(!layout.ty.is_simd());
 641                 assert!(layout.fields.count() > 0);
 642                 trace!("DST layout: {:?}", layout);
 643
 644                 let sized_size = layout.fields.offset(layout.fields.count() - 1);
 645                 let sized_align = layout.align.abi;
 646                 trace!(
 647                     "DST {} statically sized prefix size: {:?} align: {:?}",
 648                     layout.ty,
 649                     sized_size,
 650                     sized_align
 651                 );
 652
 653                 // Recurse to get the size of the dynamically sized field (must be
 654                 // the last field).  Can't have foreign types here, how would we
 655                 // adjust alignment and size for them?
 656                 let field = layout.field(self, layout.fields.count() - 1);
 657                 let Some((unsized_size, unsized_align)) = self.size_and_align_of(metadata, &field)? else {
 658                     // A field with an extern type. We don't know the actual dynamic size
 659                     // or the alignment.
 660                     return Ok(None);
 661                 };
 662
 663                 // FIXME (#26403, #27023): We should be adding padding
 664                 // to `sized_size` (to accommodate the `unsized_align`
 665                 // required of the unsized field that follows) before
 666                 // summing it with `sized_size`. (Note that since #26403
 667                 // is unfixed, we do not yet add the necessary padding
 668                 // here. But this is where the add would go.)
 669
 670                 // Return the sum of sizes and max of aligns.
 671                 let size = sized_size + unsized_size; // `Size` addition
 672
 673                 // Choose max of two known alignments (combined value must
 674                 // be aligned according to more restrictive of the two).
 675                 let align = sized_align.max(unsized_align);
 676
 677                 // Issue #27023: must add any necessary padding to `size`
 678                 // (to make it a multiple of `align`) before returning it.
 679                 let size = size.align_to(align);
 680
 681                 // Check if this brought us over the size limit.
 682                 if size.bytes() >= self.tcx.data_layout.obj_size_bound() {
 683                     throw_ub!(InvalidMeta("total size is bigger than largest supported object"));
 684                 }
 685                 Ok(Some((size, align)))
 686             }
 687             ty::Dynamic(..) => {
 688                 let vtable = self.scalar_to_ptr(metadata.unwrap_meta());
 689                 // Read size and align from vtable (already checks size).
 690                 Ok(Some(self.read_size_and_align_from_vtable(vtable)?))
 691             }
 692
 693             ty::Slice(_) | ty::Str => {
 694                 let len = metadata.unwrap_meta().to_machine_usize(self)?;
 695                 let elem = layout.field(self, 0);
 696
 697                 // Make sure the slice is not too big.
 698                 let size = elem.size.checked_mul(len, self).ok_or_else(|| {
 699                     err_ub!(InvalidMeta("slice is bigger than largest supported object"))
 700                 })?;
 701                 Ok(Some((size, elem.align.abi)))
 702             }
 703
 704             ty::Foreign(_) => Ok(None),
 705
 706             _ => span_bug!(self.cur_span(), "size_and_align_of::<{:?}> not supported", layout.ty),
 707         }
 708     }
 709     #[inline]
 710     pub fn size_and_align_of_mplace(
 711         &self,
 712         mplace: &MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
 713     ) -> InterpResult<'tcx, Option<(Size, Align)>> {
 714         self.size_and_align_of(&mplace.meta, &mplace.layout)
 715     }
 716
 717     #[instrument(skip(self, body, return_place, return_to_block), level = "debug")]
 718     pub fn push_stack_frame(
 719         &mut self,
 720         instance: ty::Instance<'tcx>,
 721         body: &'mir mir::Body<'tcx>,
 722         return_place: Option<&PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>>,
 723         return_to_block: StackPopCleanup,
 724     ) -> InterpResult<'tcx> {
 725         debug!("body: {:#?}", body);
 726         // first push a stack frame so we have access to the local substs
 727         let pre_frame = Frame {
 728             body,
 729             loc: Err(body.span), // Span used for errors caused during preamble.
 730             return_to_block,
 731             return_place: return_place.copied(),
 732             // empty local array, we fill it in below, after we are inside the stack frame and
 733             // all methods actually know about the frame
 734             locals: IndexVec::new(),
 735             instance,
 736             tracing_span: SpanGuard::new(),
 737             extra: (),
 738         };
 739         let frame = M::init_frame_extra(self, pre_frame)?;
 740         self.stack_mut().push(frame);
 741
 742         // Make sure all the constants required by this frame evaluate successfully (post-monomorphization check).
 743         for const_ in &body.required_consts {
 744             let span = const_.span;
 745             let const_ =
 746                 self.subst_from_current_frame_and_normalize_erasing_regions(const_.literal)?;
 747             self.mir_const_to_op(&const_, None).map_err(|err| {
 748                 // If there was an error, set the span of the current frame to this constant.
 749                 // Avoiding doing this when evaluation succeeds.
 750                 self.frame_mut().loc = Err(span);
 751                 err
 752             })?;
 753         }
 754
 755         // Locals are initially uninitialized.
 756         let dummy = LocalState { value: LocalValue::Uninitialized, layout: Cell::new(None) };
 757         let mut locals = IndexVec::from_elem(dummy, &body.local_decls);
 758
 759         // Now mark those locals as dead that we do not want to initialize
 760         // Mark locals that use `Storage*` annotations as dead on function entry.
 761         let always_live = AlwaysLiveLocals::new(self.body());
 762         for local in locals.indices() {
 763             if !always_live.contains(local) {
 764                 locals[local].value = LocalValue::Dead;
 765             }
 766         }
 767         // done
 768         self.frame_mut().locals = locals;
 769         M::after_stack_push(self)?;
 770         self.frame_mut().loc = Ok(mir::Location::START);
 771
 772         let span = info_span!("frame", "{}", instance);
 773         self.frame_mut().tracing_span.enter(span);
 774
 775         Ok(())
 776     }
 777
 778     /// Jump to the given block.
 779     #[inline]
 780     pub fn go_to_block(&mut self, target: mir::BasicBlock) {
 781         self.frame_mut().loc = Ok(mir::Location { block: target, statement_index: 0 });
 782     }
 783
 784     /// *Return* to the given `target` basic block.
 785     /// Do *not* use for unwinding! Use `unwind_to_block` instead.
 786     ///
 787     /// If `target` is `None`, that indicates the function cannot return, so we raise UB.
 788     pub fn return_to_block(&mut self, target: Option<mir::BasicBlock>) -> InterpResult<'tcx> {
 789         if let Some(target) = target {
 790             self.go_to_block(target);
 791             Ok(())
 792         } else {
 793             throw_ub!(Unreachable)
 794         }
 795     }
 796
 797     /// *Unwind* to the given `target` basic block.
 798     /// Do *not* use for returning! Use `return_to_block` instead.
 799     ///
 800     /// If `target` is `StackPopUnwind::Skip`, that indicates the function does not need cleanup
 801     /// during unwinding, and we will just keep propagating that upwards.
 802     ///
 803     /// If `target` is `StackPopUnwind::NotAllowed`, that indicates the function does not allow
 804     /// unwinding, and doing so is UB.
 805     pub fn unwind_to_block(&mut self, target: StackPopUnwind) -> InterpResult<'tcx> {
 806         self.frame_mut().loc = match target {
 807             StackPopUnwind::Cleanup(block) => Ok(mir::Location { block, statement_index: 0 }),
 808             StackPopUnwind::Skip => Err(self.frame_mut().body.span),
 809             StackPopUnwind::NotAllowed => {
 810                 throw_ub_format!("unwinding past a stack frame that does not allow unwinding")
 811             }
 812         };
 813         Ok(())
 814     }
 815
 816     /// Pops the current frame from the stack, deallocating the
 817     /// memory for allocated locals.
 818     ///
 819     /// If `unwinding` is `false`, then we are performing a normal return
 820     /// from a function. In this case, we jump back into the frame of the caller,
 821     /// and continue execution as normal.
 822     ///
 823     /// If `unwinding` is `true`, then we are in the middle of a panic,
 824     /// and need to unwind this frame. In this case, we jump to the
 825     /// `cleanup` block for the function, which is responsible for running
 826     /// `Drop` impls for any locals that have been initialized at this point.
 827     /// The cleanup block ends with a special `Resume` terminator, which will
 828     /// cause us to continue unwinding.
 829     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
 830     pub(super) fn pop_stack_frame(&mut self, unwinding: bool) -> InterpResult<'tcx> {
 831         info!(
 832             "popping stack frame ({})",
 833             if unwinding { "during unwinding" } else { "returning from function" }
 834         );
 835
 836         // Sanity check `unwinding`.
 837         assert_eq!(
 838             unwinding,
 839             match self.frame().loc {
 840                 Ok(loc) => self.body().basic_blocks()[loc.block].is_cleanup,
 841                 Err(_) => true,
 842             }
 843         );
 844
 845         if unwinding && self.frame_idx() == 0 {
 846             throw_ub_format!("unwinding past the topmost frame of the stack");
 847         }
 848
 849         let frame =
 850             self.stack_mut().pop().expect("tried to pop a stack frame, but there were none");
 851
 852         if !unwinding {
 853             // Copy the return value to the caller's stack frame.
 854             if let Some(ref return_place) = frame.return_place {
 855                 let op = self.access_local(&frame, mir::RETURN_PLACE, None)?;
 856                 self.copy_op_transmute(&op, return_place)?;
 857                 trace!("{:?}", self.dump_place(**return_place));
 858             } else {
 859                 throw_ub!(Unreachable);
 860             }
 861         }
 862
 863         let return_to_block = frame.return_to_block;
 864
 865         // Now where do we jump next?
 866
 867         // Usually we want to clean up (deallocate locals), but in a few rare cases we don't.
 868         // In that case, we return early. We also avoid validation in that case,
 869         // because this is CTFE and the final value will be thoroughly validated anyway.
 870         let cleanup = match return_to_block {
 871             StackPopCleanup::Goto { .. } => true,
 872             StackPopCleanup::Root { cleanup, .. } => cleanup,
 873         };
 874
 875         if !cleanup {
 876             assert!(self.stack().is_empty(), "only the topmost frame should ever be leaked");
 877             assert!(!unwinding, "tried to skip cleanup during unwinding");
 878             // Leak the locals, skip validation, skip machine hook.
 879             return Ok(());
 880         }
 881
 882         debug!("locals: {:#?}", frame.locals);
 883
 884         // Cleanup: deallocate all locals that are backed by an allocation.
 885         for local in &frame.locals {
 886             self.deallocate_local(local.value)?;
 887         }
 888
 889         if M::after_stack_pop(self, frame, unwinding)? == StackPopJump::NoJump {
 890             // The hook already did everything.
 891             // We want to skip the `info!` below, hence early return.
 892             return Ok(());
 893         }
 894         // Normal return, figure out where to jump.
 895         if unwinding {
 896             // Follow the unwind edge.
 897             let unwind = match return_to_block {
 898                 StackPopCleanup::Goto { unwind, .. } => unwind,
 899                 StackPopCleanup::Root { .. } => {
 900                     panic!("encountered StackPopCleanup::Root when unwinding!")
 901                 }
 902             };
 903             self.unwind_to_block(unwind)
 904         } else {
 905             // Follow the normal return edge.
 906             match return_to_block {
 907                 StackPopCleanup::Goto { ret, .. } => self.return_to_block(ret),
 908                 StackPopCleanup::Root { .. } => {
 909                     assert!(
 910                         self.stack().is_empty(),
 911                         "only the topmost frame can have StackPopCleanup::Root"
 912                     );
 913                     Ok(())
 914                 }
 915             }
 916         }
 917     }
 918
 919     /// Mark a storage as live, killing the previous content.
 920     pub fn storage_live(&mut self, local: mir::Local) -> InterpResult<'tcx> {
 921         assert!(local != mir::RETURN_PLACE, "Cannot make return place live");
 922         trace!("{:?} is now live", local);
 923
 924         let local_val = LocalValue::Uninitialized;
 925         // StorageLive expects the local to be dead, and marks it live.
 926         let old = mem::replace(&mut self.frame_mut().locals[local].value, local_val);
 927         if !matches!(old, LocalValue::Dead) {
 928             throw_ub_format!("StorageLive on a local that was already live");
 929         }
 930         Ok(())
 931     }
 932
 933     pub fn storage_dead(&mut self, local: mir::Local) -> InterpResult<'tcx> {
 934         assert!(local != mir::RETURN_PLACE, "Cannot make return place dead");
 935         trace!("{:?} is now dead", local);
 936
 937         // It is entirely okay for this local to be already dead (at least that's how we currently generate MIR)
 938         let old = mem::replace(&mut self.frame_mut().locals[local].value, LocalValue::Dead);
 939         self.deallocate_local(old)?;
 940         Ok(())
 941     }
 942
 943     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
 944     fn deallocate_local(&mut self, local: LocalValue<M::PointerTag>) -> InterpResult<'tcx> {
 945         if let LocalValue::Live(Operand::Indirect(MemPlace { ptr, .. })) = local {
 946             // All locals have a backing allocation, even if the allocation is empty
 947             // due to the local having ZST type. Hence we can `unwrap`.
 948             trace!(
 949                 "deallocating local {:?}: {:?}",
 950                 local,
 951                 self.memory.dump_alloc(ptr.provenance.unwrap().get_alloc_id())
 952             );
 953             self.memory.deallocate(ptr, None, MemoryKind::Stack)?;
 954         };
 955         Ok(())
 956     }
 957
 958     pub fn eval_to_allocation(
 959         &self,
 960         gid: GlobalId<'tcx>,
 961     ) -> InterpResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
 962         // For statics we pick `ParamEnv::reveal_all`, because statics don't have generics
 963         // and thus don't care about the parameter environment. While we could just use
 964         // `self.param_env`, that would mean we invoke the query to evaluate the static
 965         // with different parameter environments, thus causing the static to be evaluated
 966         // multiple times.
 967         let param_env = if self.tcx.is_static(gid.instance.def_id()) {
 968             ty::ParamEnv::reveal_all()
 969         } else {
 970             self.param_env
 971         };
 972         let param_env = param_env.with_const();
 973         let val = self.tcx.eval_to_allocation_raw(param_env.and(gid))?;
 974         self.raw_const_to_mplace(val)
 975     }
 976
 977     #[must_use]
 978     pub fn dump_place(&self, place: Place<M::PointerTag>) -> PlacePrinter<'_, 'mir, 'tcx, M> {
 979         PlacePrinter { ecx: self, place }
 980     }
 981
 982     #[must_use]
 983     pub fn generate_stacktrace(&self) -> Vec<FrameInfo<'tcx>> {
 984         let mut frames = Vec::new();
 985         for frame in self
 986             .stack()
 987             .iter()
 988             .rev()
 989             .skip_while(|frame| frame.instance.def.requires_caller_location(*self.tcx))
 990         {
 991             let lint_root = frame.current_source_info().and_then(|source_info| {
 992                 match &frame.body.source_scopes[source_info.scope].local_data {
 993                     mir::ClearCrossCrate::Set(data) => Some(data.lint_root),
 994                     mir::ClearCrossCrate::Clear => None,
 995                 }
 996             });
 997             let span = frame.current_span();
 998
 999             frames.push(FrameInfo { span, instance: frame.instance, lint_root });
1000         }
1001         trace!("generate stacktrace: {:#?}", frames);
1002         frames
1003     }
1004 }
1005
1006 #[doc(hidden)]
1007 /// Helper struct for the `dump_place` function.
1008 pub struct PlacePrinter<'a, 'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
1009     ecx: &'a InterpCx<'mir, 'tcx, M>,
1010     place: Place<M::PointerTag>,
1011 }
1012
1013 impl<'a, 'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> std::fmt::Debug
1014     for PlacePrinter<'a, 'mir, 'tcx, M>
1015 {
1016     fn fmt(&self, fmt: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
1017         match self.place {
1018             Place::Local { frame, local } => {
1019                 let mut allocs = Vec::new();
1020                 write!(fmt, "{:?}", local)?;
1021                 if frame != self.ecx.frame_idx() {
1022                     write!(fmt, " ({} frames up)", self.ecx.frame_idx() - frame)?;
1023                 }
1024                 write!(fmt, ":")?;
1025
1026                 match self.ecx.stack()[frame].locals[local].value {
1027                     LocalValue::Dead => write!(fmt, " is dead")?,
1028                     LocalValue::Uninitialized => write!(fmt, " is uninitialized")?,
1029                     LocalValue::Live(Operand::Indirect(mplace)) => {
1030                         write!(
1031                             fmt,
1032                             " by align({}){} ref {:?}:",
1033                             mplace.align.bytes(),
1034                             match mplace.meta {
1035                                 MemPlaceMeta::Meta(meta) => format!(" meta({:?})", meta),
1036                                 MemPlaceMeta::Poison | MemPlaceMeta::None => String::new(),
1037                             },
1038                             mplace.ptr,
1039                         )?;
1040                         allocs.extend(mplace.ptr.provenance.map(Provenance::get_alloc_id));
1041                     }
1042                     LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::Scalar(val))) => {
1043                         write!(fmt, " {:?}", val)?;
1044                         if let ScalarMaybeUninit::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) = val {
1045                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1046                         }
1047                     }
1048                     LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::ScalarPair(val1, val2))) => {
1049                         write!(fmt, " ({:?}, {:?})", val1, val2)?;
1050                         if let ScalarMaybeUninit::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) = val1 {
1051                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1052                         }
1053                         if let ScalarMaybeUninit::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) = val2 {
1054                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1055                         }
1056                     }
1057                 }
1058
1059                 write!(fmt, ": {:?}", self.ecx.memory.dump_allocs(allocs))
1060             }
1061             Place::Ptr(mplace) => match mplace.ptr.provenance.map(Provenance::get_alloc_id) {
1062                 Some(alloc_id) => write!(
1063                     fmt,
1064                     "by align({}) ref {:?}: {:?}",
1065                     mplace.align.bytes(),
1066                     mplace.ptr,
1067                     self.ecx.memory.dump_alloc(alloc_id)
1068                 ),
1069                 ptr => write!(fmt, " integral by ref: {:?}", ptr),
1070             },
1071         }
1072     }
1073 }
1074
1075 impl<'ctx, 'mir, 'tcx, Tag: Provenance, Extra> HashStable<StableHashingContext<'ctx>>
1076     for Frame<'mir, 'tcx, Tag, Extra>
1077 where
1078     Extra: HashStable<StableHashingContext<'ctx>>,
1079     Tag: HashStable<StableHashingContext<'ctx>>,
1080 {
1081     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'ctx>, hasher: &mut StableHasher) {
1082         // Exhaustive match on fields to make sure we forget no field.
1083         let Frame {
1084             body,
1085             instance,
1086             return_to_block,
1087             return_place,
1088             locals,
1089             loc,
1090             extra,
1091             tracing_span: _,
1092         } = self;
1093         body.hash_stable(hcx, hasher);
1094         instance.hash_stable(hcx, hasher);
1095         return_to_block.hash_stable(hcx, hasher);
1096         return_place.as_ref().map(|r| &**r).hash_stable(hcx, hasher);
1097         locals.hash_stable(hcx, hasher);
1098         loc.hash_stable(hcx, hasher);
1099         extra.hash_stable(hcx, hasher);
1100     }
1101 }