]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_const_eval/src/interpret/eval_context.rs
Rollup merge of #102054 - GuillaumeGomez:sidebar-all-page, r=notriddle
[rust.git] / 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_hir::{self as hir, def_id::DefId, definitions::DefPathData};
6 use rustc_index::vec::IndexVec;
7 use rustc_middle::mir;
8 use rustc_middle::mir::interpret::{InterpError, InvalidProgramInfo};
9 use rustc_middle::ty::layout::{
10     self, FnAbiError, FnAbiOfHelpers, FnAbiRequest, LayoutError, LayoutOf, LayoutOfHelpers,
11     TyAndLayout,
12 };
13 use rustc_middle::ty::{
14     self, query::TyCtxtAt, subst::SubstsRef, ParamEnv, Ty, TyCtxt, TypeFoldable,
15 };
16 use rustc_mir_dataflow::storage::always_storage_live_locals;
17 use rustc_session::Limit;
18 use rustc_span::{Pos, Span};
19 use rustc_target::abi::{call::FnAbi, Align, HasDataLayout, Size, TargetDataLayout};
20
21 use super::{
22     AllocId, GlobalId, Immediate, InterpErrorInfo, InterpResult, MPlaceTy, Machine, MemPlace,
23     MemPlaceMeta, Memory, MemoryKind, Operand, Place, PlaceTy, PointerArithmetic, Provenance,
24     Scalar, StackPopJump,
25 };
26 use crate::transform::validate::equal_up_to_regions;
27
28 pub struct InterpCx<'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
29     /// Stores the `Machine` instance.
30     ///
31     /// Note: the stack is provided by the machine.
32     pub machine: M,
33
34     /// The results of the type checker, from rustc.
35     /// The span in this is the "root" of the evaluation, i.e., the const
36     /// we are evaluating (if this is CTFE).
37     pub tcx: TyCtxtAt<'tcx>,
38
39     /// Bounds in scope for polymorphic evaluations.
40     pub(crate) param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
41
42     /// The virtual memory system.
43     pub memory: Memory<'mir, 'tcx, M>,
44
45     /// The recursion limit (cached from `tcx.recursion_limit(())`)
46     pub recursion_limit: Limit,
47 }
48
49 // The Phantomdata exists to prevent this type from being `Send`. If it were sent across a thread
50 // boundary and dropped in the other thread, it would exit the span in the other thread.
51 struct SpanGuard(tracing::Span, std::marker::PhantomData<*const u8>);
52
53 impl SpanGuard {
54     /// By default a `SpanGuard` does nothing.
55     fn new() -> Self {
56         Self(tracing::Span::none(), std::marker::PhantomData)
57     }
58
59     /// If a span is entered, we exit the previous span (if any, normally none) and enter the
60     /// new span. This is mainly so we don't have to use `Option` for the `tracing_span` field of
61     /// `Frame` by creating a dummy span to being with and then entering it once the frame has
62     /// been pushed.
63     fn enter(&mut self, span: tracing::Span) {
64         // This executes the destructor on the previous instance of `SpanGuard`, ensuring that
65         // we never enter or exit more spans than vice versa. Unless you `mem::leak`, then we
66         // can't protect the tracing stack, but that'll just lead to weird logging, no actual
67         // problems.
68         *self = Self(span, std::marker::PhantomData);
69         self.0.with_subscriber(|(id, dispatch)| {
70             dispatch.enter(id);
71         });
72     }
73 }
74
75 impl Drop for SpanGuard {
76     fn drop(&mut self) {
77         self.0.with_subscriber(|(id, dispatch)| {
78             dispatch.exit(id);
79         });
80     }
81 }
82
83 /// A stack frame.
84 pub struct Frame<'mir, 'tcx, Prov: Provenance = AllocId, Extra = ()> {
85     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
86     // Function and callsite information
87     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
88     /// The MIR for the function called on this frame.
89     pub body: &'mir mir::Body<'tcx>,
90
91     /// The def_id and substs of the current function.
92     pub instance: ty::Instance<'tcx>,
93
94     /// Extra data for the machine.
95     pub extra: Extra,
96
97     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
98     // Return place and locals
99     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
100     /// Work to perform when returning from this function.
101     pub return_to_block: StackPopCleanup,
102
103     /// The location where the result of the current stack frame should be written to,
104     /// and its layout in the caller.
105     pub return_place: PlaceTy<'tcx, Prov>,
106
107     /// The list of locals for this stack frame, stored in order as
108     /// `[return_ptr, arguments..., variables..., temporaries...]`.
109     /// The locals are stored as `Option<Value>`s.
110     /// `None` represents a local that is currently dead, while a live local
111     /// can either directly contain `Scalar` or refer to some part of an `Allocation`.
112     ///
113     /// Do *not* access this directly; always go through the machine hook!
114     pub locals: IndexVec<mir::Local, LocalState<'tcx, Prov>>,
115
116     /// The span of the `tracing` crate is stored here.
117     /// When the guard is dropped, the span is exited. This gives us
118     /// a full stack trace on all tracing statements.
119     tracing_span: SpanGuard,
120
121     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
122     // Current position within the function
123     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
124     /// If this is `Err`, we are not currently executing any particular statement in
125     /// this frame (can happen e.g. during frame initialization, and during unwinding on
126     /// frames without cleanup code).
127     /// We basically abuse `Result` as `Either`.
128     ///
129     /// Needs to be public because ConstProp does unspeakable things to it.
130     pub loc: Result<mir::Location, Span>,
131 }
132
133 /// What we store about a frame in an interpreter backtrace.
134 #[derive(Debug)]
135 pub struct FrameInfo<'tcx> {
136     pub instance: ty::Instance<'tcx>,
137     pub span: Span,
138     pub lint_root: Option<hir::HirId>,
139 }
140
141 /// Unwind information.
142 #[derive(Clone, Copy, Eq, PartialEq, Debug)]
143 pub enum StackPopUnwind {
144     /// The cleanup block.
145     Cleanup(mir::BasicBlock),
146     /// No cleanup needs to be done.
147     Skip,
148     /// Unwinding is not allowed (UB).
149     NotAllowed,
150 }
151
152 #[derive(Clone, Copy, Eq, PartialEq, Debug)] // Miri debug-prints these
153 pub enum StackPopCleanup {
154     /// Jump to the next block in the caller, or cause UB if None (that's a function
155     /// that may never return). Also store layout of return place so
156     /// we can validate it at that layout.
157     /// `ret` stores the block we jump to on a normal return, while `unwind`
158     /// stores the block used for cleanup during unwinding.
159     Goto { ret: Option<mir::BasicBlock>, unwind: StackPopUnwind },
160     /// The root frame of the stack: nowhere else to jump to.
161     /// `cleanup` says whether locals are deallocated. Static computation
162     /// wants them leaked to intern what they need (and just throw away
163     /// the entire `ecx` when it is done).
164     Root { cleanup: bool },
165 }
166
167 /// State of a local variable including a memoized layout
168 #[derive(Clone, Debug)]
169 pub struct LocalState<'tcx, Prov: Provenance = AllocId> {
170     pub value: LocalValue<Prov>,
171     /// Don't modify if `Some`, this is only used to prevent computing the layout twice
172     pub layout: Cell<Option<TyAndLayout<'tcx>>>,
173 }
174
175 /// Current value of a local variable
176 #[derive(Copy, Clone, Debug)] // Miri debug-prints these
177 pub enum LocalValue<Prov: Provenance = AllocId> {
178     /// This local is not currently alive, and cannot be used at all.
179     Dead,
180     /// A normal, live local.
181     /// Mostly for convenience, we re-use the `Operand` type here.
182     /// This is an optimization over just always having a pointer here;
183     /// we can thus avoid doing an allocation when the local just stores
184     /// immediate values *and* never has its address taken.
185     Live(Operand<Prov>),
186 }
187
188 impl<'tcx, Prov: Provenance + 'static> LocalState<'tcx, Prov> {
189     /// Read the local's value or error if the local is not yet live or not live anymore.
190     #[inline]
191     pub fn access(&self) -> InterpResult<'tcx, &Operand<Prov>> {
192         match &self.value {
193             LocalValue::Dead => throw_ub!(DeadLocal), // could even be "invalid program"?
194             LocalValue::Live(val) => Ok(val),
195         }
196     }
197
198     /// Overwrite the local.  If the local can be overwritten in place, return a reference
199     /// to do so; otherwise return the `MemPlace` to consult instead.
200     ///
201     /// Note: This may only be invoked from the `Machine::access_local_mut` hook and not from
202     /// anywhere else. You may be invalidating machine invariants if you do!
203     #[inline]
204     pub fn access_mut(&mut self) -> InterpResult<'tcx, &mut Operand<Prov>> {
205         match &mut self.value {
206             LocalValue::Dead => throw_ub!(DeadLocal), // could even be "invalid program"?
207             LocalValue::Live(val) => Ok(val),
208         }
209     }
210 }
211
212 impl<'mir, 'tcx, Prov: Provenance> Frame<'mir, 'tcx, Prov> {
213     pub fn with_extra<Extra>(self, extra: Extra) -> Frame<'mir, 'tcx, Prov, Extra> {
214         Frame {
215             body: self.body,
216             instance: self.instance,
217             return_to_block: self.return_to_block,
218             return_place: self.return_place,
219             locals: self.locals,
220             loc: self.loc,
221             extra,
222             tracing_span: self.tracing_span,
223         }
224     }
225 }
226
227 impl<'mir, 'tcx, Prov: Provenance, Extra> Frame<'mir, 'tcx, Prov, Extra> {
228     /// Get the current location within the Frame.
229     ///
230     /// If this is `Err`, we are not currently executing any particular statement in
231     /// this frame (can happen e.g. during frame initialization, and during unwinding on
232     /// frames without cleanup code).
233     /// We basically abuse `Result` as `Either`.
234     ///
235     /// Used by priroda.
236     pub fn current_loc(&self) -> Result<mir::Location, Span> {
237         self.loc
238     }
239
240     /// Return the `SourceInfo` of the current instruction.
241     pub fn current_source_info(&self) -> Option<&mir::SourceInfo> {
242         self.loc.ok().map(|loc| self.body.source_info(loc))
243     }
244
245     pub fn current_span(&self) -> Span {
246         match self.loc {
247             Ok(loc) => self.body.source_info(loc).span,
248             Err(span) => span,
249         }
250     }
251 }
252
253 impl<'tcx> fmt::Display for FrameInfo<'tcx> {
254     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
255         ty::tls::with(|tcx| {
256             if tcx.def_key(self.instance.def_id()).disambiguated_data.data
257                 == DefPathData::ClosureExpr
258             {
259                 write!(f, "inside closure")?;
260             } else {
261                 write!(f, "inside `{}`", self.instance)?;
262             }
263             if !self.span.is_dummy() {
264                 let sm = tcx.sess.source_map();
265                 let lo = sm.lookup_char_pos(self.span.lo());
266                 write!(
267                     f,
268                     " at {}:{}:{}",
269                     sm.filename_for_diagnostics(&lo.file.name),
270                     lo.line,
271                     lo.col.to_usize() + 1
272                 )?;
273             }
274             Ok(())
275         })
276     }
277 }
278
279 impl<'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> HasDataLayout for InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
280     #[inline]
281     fn data_layout(&self) -> &TargetDataLayout {
282         &self.tcx.data_layout
283     }
284 }
285
286 impl<'mir, 'tcx, M> layout::HasTyCtxt<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M>
287 where
288     M: Machine<'mir, 'tcx>,
289 {
290     #[inline]
291     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
292         *self.tcx
293     }
294 }
295
296 impl<'mir, 'tcx, M> layout::HasParamEnv<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M>
297 where
298     M: Machine<'mir, 'tcx>,
299 {
300     fn param_env(&self) -> ty::ParamEnv<'tcx> {
301         self.param_env
302     }
303 }
304
305 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> LayoutOfHelpers<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
306     type LayoutOfResult = InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>>;
307
308     #[inline]
309     fn layout_tcx_at_span(&self) -> Span {
310         // Using the cheap root span for performance.
311         self.tcx.span
312     }
313
314     #[inline]
315     fn handle_layout_err(
316         &self,
317         err: LayoutError<'tcx>,
318         _: Span,
319         _: Ty<'tcx>,
320     ) -> InterpErrorInfo<'tcx> {
321         err_inval!(Layout(err)).into()
322     }
323 }
324
325 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> FnAbiOfHelpers<'tcx> for InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
326     type FnAbiOfResult = InterpResult<'tcx, &'tcx FnAbi<'tcx, Ty<'tcx>>>;
327
328     fn handle_fn_abi_err(
329         &self,
330         err: FnAbiError<'tcx>,
331         _span: Span,
332         _fn_abi_request: FnAbiRequest<'tcx>,
333     ) -> InterpErrorInfo<'tcx> {
334         match err {
335             FnAbiError::Layout(err) => err_inval!(Layout(err)).into(),
336             FnAbiError::AdjustForForeignAbi(err) => {
337                 err_inval!(FnAbiAdjustForForeignAbi(err)).into()
338             }
339         }
340     }
341 }
342
343 /// Test if it is valid for a MIR assignment to assign `src`-typed place to `dest`-typed value.
344 /// This test should be symmetric, as it is primarily about layout compatibility.
345 pub(super) fn mir_assign_valid_types<'tcx>(
346     tcx: TyCtxt<'tcx>,
347     param_env: ParamEnv<'tcx>,
348     src: TyAndLayout<'tcx>,
349     dest: TyAndLayout<'tcx>,
350 ) -> bool {
351     // Type-changing assignments can happen when subtyping is used. While
352     // all normal lifetimes are erased, higher-ranked types with their
353     // late-bound lifetimes are still around and can lead to type
354     // differences. So we compare ignoring lifetimes.
355     if equal_up_to_regions(tcx, param_env, src.ty, dest.ty) {
356         // Make sure the layout is equal, too -- just to be safe. Miri really
357         // needs layout equality. For performance reason we skip this check when
358         // the types are equal. Equal types *can* have different layouts when
359         // enum downcast is involved (as enum variants carry the type of the
360         // enum), but those should never occur in assignments.
361         if cfg!(debug_assertions) || src.ty != dest.ty {
362             assert_eq!(src.layout, dest.layout);
363         }
364         true
365     } else {
366         false
367     }
368 }
369
370 /// Use the already known layout if given (but sanity check in debug mode),
371 /// or compute the layout.
372 #[cfg_attr(not(debug_assertions), inline(always))]
373 pub(super) fn from_known_layout<'tcx>(
374     tcx: TyCtxtAt<'tcx>,
375     param_env: ParamEnv<'tcx>,
376     known_layout: Option<TyAndLayout<'tcx>>,
377     compute: impl FnOnce() -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>>,
378 ) -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>> {
379     match known_layout {
380         None => compute(),
381         Some(known_layout) => {
382             if cfg!(debug_assertions) {
383                 let check_layout = compute()?;
384                 if !mir_assign_valid_types(tcx.tcx, param_env, check_layout, known_layout) {
385                     span_bug!(
386                         tcx.span,
387                         "expected type differs from actual type.\nexpected: {:?}\nactual: {:?}",
388                         known_layout.ty,
389                         check_layout.ty,
390                     );
391                 }
392             }
393             Ok(known_layout)
394         }
395     }
396 }
397
398 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
399     pub fn new(
400         tcx: TyCtxt<'tcx>,
401         root_span: Span,
402         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
403         machine: M,
404     ) -> Self {
405         InterpCx {
406             machine,
407             tcx: tcx.at(root_span),
408             param_env,
409             memory: Memory::new(),
410             recursion_limit: tcx.recursion_limit(),
411         }
412     }
413
414     #[inline(always)]
415     pub fn cur_span(&self) -> Span {
416         // This deliberately does *not* honor `requires_caller_location` since it is used for much
417         // more than just panics.
418         self.stack().last().map_or(self.tcx.span, |f| f.current_span())
419     }
420
421     #[inline(always)]
422     pub(crate) fn stack(&self) -> &[Frame<'mir, 'tcx, M::Provenance, M::FrameExtra>] {
423         M::stack(self)
424     }
425
426     #[inline(always)]
427     pub(crate) fn stack_mut(
428         &mut self,
429     ) -> &mut Vec<Frame<'mir, 'tcx, M::Provenance, M::FrameExtra>> {
430         M::stack_mut(self)
431     }
432
433     #[inline(always)]
434     pub fn frame_idx(&self) -> usize {
435         let stack = self.stack();
436         assert!(!stack.is_empty());
437         stack.len() - 1
438     }
439
440     #[inline(always)]
441     pub fn frame(&self) -> &Frame<'mir, 'tcx, M::Provenance, M::FrameExtra> {
442         self.stack().last().expect("no call frames exist")
443     }
444
445     #[inline(always)]
446     pub fn frame_mut(&mut self) -> &mut Frame<'mir, 'tcx, M::Provenance, M::FrameExtra> {
447         self.stack_mut().last_mut().expect("no call frames exist")
448     }
449
450     #[inline(always)]
451     pub(super) fn body(&self) -> &'mir mir::Body<'tcx> {
452         self.frame().body
453     }
454
455     #[inline(always)]
456     pub fn sign_extend(&self, value: u128, ty: TyAndLayout<'_>) -> u128 {
457         assert!(ty.abi.is_signed());
458         ty.size.sign_extend(value)
459     }
460
461     #[inline(always)]
462     pub fn truncate(&self, value: u128, ty: TyAndLayout<'_>) -> u128 {
463         ty.size.truncate(value)
464     }
465
466     #[inline]
467     pub fn type_is_freeze(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
468         ty.is_freeze(self.tcx, self.param_env)
469     }
470
471     pub fn load_mir(
472         &self,
473         instance: ty::InstanceDef<'tcx>,
474         promoted: Option<mir::Promoted>,
475     ) -> InterpResult<'tcx, &'tcx mir::Body<'tcx>> {
476         let def = instance.with_opt_param();
477         trace!("load mir(instance={:?}, promoted={:?})", instance, promoted);
478         let body = if let Some(promoted) = promoted {
479             &self.tcx.promoted_mir_opt_const_arg(def)[promoted]
480         } else {
481             M::load_mir(self, instance)?
482         };
483         // do not continue if typeck errors occurred (can only occur in local crate)
484         if let Some(err) = body.tainted_by_errors {
485             throw_inval!(AlreadyReported(err));
486         }
487         Ok(body)
488     }
489
490     /// Call this on things you got out of the MIR (so it is as generic as the current
491     /// stack frame), to bring it into the proper environment for this interpreter.
492     pub(super) fn subst_from_current_frame_and_normalize_erasing_regions<T: TypeFoldable<'tcx>>(
493         &self,
494         value: T,
495     ) -> Result<T, InterpError<'tcx>> {
496         self.subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions(self.frame(), value)
497     }
498
499     /// Call this on things you got out of the MIR (so it is as generic as the provided
500     /// stack frame), to bring it into the proper environment for this interpreter.
501     pub(super) fn subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions<T: TypeFoldable<'tcx>>(
502         &self,
503         frame: &Frame<'mir, 'tcx, M::Provenance, M::FrameExtra>,
504         value: T,
505     ) -> Result<T, InterpError<'tcx>> {
506         frame
507             .instance
508             .try_subst_mir_and_normalize_erasing_regions(*self.tcx, self.param_env, value)
509             .map_err(|e| {
510                 self.tcx.sess.delay_span_bug(
511                     self.cur_span(),
512                     format!("failed to normalize {}", e.get_type_for_failure()).as_str(),
513                 );
514
515                 InterpError::InvalidProgram(InvalidProgramInfo::TooGeneric)
516             })
517     }
518
519     /// The `substs` are assumed to already be in our interpreter "universe" (param_env).
520     pub(super) fn resolve(
521         &self,
522         def: ty::WithOptConstParam<DefId>,
523         substs: SubstsRef<'tcx>,
524     ) -> InterpResult<'tcx, ty::Instance<'tcx>> {
525         trace!("resolve: {:?}, {:#?}", def, substs);
526         trace!("param_env: {:#?}", self.param_env);
527         trace!("substs: {:#?}", substs);
528         match ty::Instance::resolve_opt_const_arg(*self.tcx, self.param_env, def, substs) {
529             Ok(Some(instance)) => Ok(instance),
530             Ok(None) => throw_inval!(TooGeneric),
531
532             // FIXME(eddyb) this could be a bit more specific than `AlreadyReported`.
533             Err(error_reported) => throw_inval!(AlreadyReported(error_reported)),
534         }
535     }
536
537     #[inline(always)]
538     pub fn layout_of_local(
539         &self,
540         frame: &Frame<'mir, 'tcx, M::Provenance, M::FrameExtra>,
541         local: mir::Local,
542         layout: Option<TyAndLayout<'tcx>>,
543     ) -> InterpResult<'tcx, TyAndLayout<'tcx>> {
544         // `const_prop` runs into this with an invalid (empty) frame, so we
545         // have to support that case (mostly by skipping all caching).
546         match frame.locals.get(local).and_then(|state| state.layout.get()) {
547             None => {
548                 let layout = from_known_layout(self.tcx, self.param_env, layout, || {
549                     let local_ty = frame.body.local_decls[local].ty;
550                     let local_ty =
551                         self.subst_from_frame_and_normalize_erasing_regions(frame, local_ty)?;
552                     self.layout_of(local_ty)
553                 })?;
554                 if let Some(state) = frame.locals.get(local) {
555                     // Layouts of locals are requested a lot, so we cache them.
556                     state.layout.set(Some(layout));
557                 }
558                 Ok(layout)
559             }
560             Some(layout) => Ok(layout),
561         }
562     }
563
564     /// Returns the actual dynamic size and alignment of the place at the given type.
565     /// Only the "meta" (metadata) part of the place matters.
566     /// This can fail to provide an answer for extern types.
567     pub(super) fn size_and_align_of(
568         &self,
569         metadata: &MemPlaceMeta<M::Provenance>,
570         layout: &TyAndLayout<'tcx>,
571     ) -> InterpResult<'tcx, Option<(Size, Align)>> {
572         if !layout.is_unsized() {
573             return Ok(Some((layout.size, layout.align.abi)));
574         }
575         match layout.ty.kind() {
576             ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
577                 // First get the size of all statically known fields.
578                 // Don't use type_of::sizing_type_of because that expects t to be sized,
579                 // and it also rounds up to alignment, which we want to avoid,
580                 // as the unsized field's alignment could be smaller.
581                 assert!(!layout.ty.is_simd());
582                 assert!(layout.fields.count() > 0);
583                 trace!("DST layout: {:?}", layout);
584
585                 let sized_size = layout.fields.offset(layout.fields.count() - 1);
586                 let sized_align = layout.align.abi;
587                 trace!(
588                     "DST {} statically sized prefix size: {:?} align: {:?}",
589                     layout.ty,
590                     sized_size,
591                     sized_align
592                 );
593
594                 // Recurse to get the size of the dynamically sized field (must be
595                 // the last field).  Can't have foreign types here, how would we
596                 // adjust alignment and size for them?
597                 let field = layout.field(self, layout.fields.count() - 1);
598                 let Some((unsized_size, unsized_align)) = self.size_and_align_of(metadata, &field)? else {
599                     // A field with an extern type. We don't know the actual dynamic size
600                     // or the alignment.
601                     return Ok(None);
602                 };
603
604                 // FIXME (#26403, #27023): We should be adding padding
605                 // to `sized_size` (to accommodate the `unsized_align`
606                 // required of the unsized field that follows) before
607                 // summing it with `sized_size`. (Note that since #26403
608                 // is unfixed, we do not yet add the necessary padding
609                 // here. But this is where the add would go.)
610
611                 // Return the sum of sizes and max of aligns.
612                 let size = sized_size + unsized_size; // `Size` addition
613
614                 // Choose max of two known alignments (combined value must
615                 // be aligned according to more restrictive of the two).
616                 let align = sized_align.max(unsized_align);
617
618                 // Issue #27023: must add any necessary padding to `size`
619                 // (to make it a multiple of `align`) before returning it.
620                 let size = size.align_to(align);
621
622                 // Check if this brought us over the size limit.
623                 if size > self.max_size_of_val() {
624                     throw_ub!(InvalidMeta("total size is bigger than largest supported object"));
625                 }
626                 Ok(Some((size, align)))
627             }
628             ty::Dynamic(..) => {
629                 let vtable = metadata.unwrap_meta().to_pointer(self)?;
630                 // Read size and align from vtable (already checks size).
631                 Ok(Some(self.get_vtable_size_and_align(vtable)?))
632             }
633
634             ty::Slice(_) | ty::Str => {
635                 let len = metadata.unwrap_meta().to_machine_usize(self)?;
636                 let elem = layout.field(self, 0);
637
638                 // Make sure the slice is not too big.
639                 let size = elem.size.bytes().saturating_mul(len); // we rely on `max_size_of_val` being smaller than `u64::MAX`.
640                 let size = Size::from_bytes(size);
641                 if size > self.max_size_of_val() {
642                     throw_ub!(InvalidMeta("slice is bigger than largest supported object"));
643                 }
644                 Ok(Some((size, elem.align.abi)))
645             }
646
647             ty::Foreign(_) => Ok(None),
648
649             _ => span_bug!(self.cur_span(), "size_and_align_of::<{:?}> not supported", layout.ty),
650         }
651     }
652     #[inline]
653     pub fn size_and_align_of_mplace(
654         &self,
655         mplace: &MPlaceTy<'tcx, M::Provenance>,
656     ) -> InterpResult<'tcx, Option<(Size, Align)>> {
657         self.size_and_align_of(&mplace.meta, &mplace.layout)
658     }
659
660     #[instrument(skip(self, body, return_place, return_to_block), level = "debug")]
661     pub fn push_stack_frame(
662         &mut self,
663         instance: ty::Instance<'tcx>,
664         body: &'mir mir::Body<'tcx>,
665         return_place: &PlaceTy<'tcx, M::Provenance>,
666         return_to_block: StackPopCleanup,
667     ) -> InterpResult<'tcx> {
668         trace!("body: {:#?}", body);
669         // first push a stack frame so we have access to the local substs
670         let pre_frame = Frame {
671             body,
672             loc: Err(body.span), // Span used for errors caused during preamble.
673             return_to_block,
674             return_place: return_place.clone(),
675             // empty local array, we fill it in below, after we are inside the stack frame and
676             // all methods actually know about the frame
677             locals: IndexVec::new(),
678             instance,
679             tracing_span: SpanGuard::new(),
680             extra: (),
681         };
682         let frame = M::init_frame_extra(self, pre_frame)?;
683         self.stack_mut().push(frame);
684
685         // Make sure all the constants required by this frame evaluate successfully (post-monomorphization check).
686         for ct in &body.required_consts {
687             let span = ct.span;
688             let ct = self.subst_from_current_frame_and_normalize_erasing_regions(ct.literal)?;
689             self.const_to_op(&ct, None).map_err(|err| {
690                 // If there was an error, set the span of the current frame to this constant.
691                 // Avoiding doing this when evaluation succeeds.
692                 self.frame_mut().loc = Err(span);
693                 err
694             })?;
695         }
696
697         // Most locals are initially dead.
698         let dummy = LocalState { value: LocalValue::Dead, layout: Cell::new(None) };
699         let mut locals = IndexVec::from_elem(dummy, &body.local_decls);
700
701         // Now mark those locals as live that have no `Storage*` annotations.
702         let always_live = always_storage_live_locals(self.body());
703         for local in locals.indices() {
704             if always_live.contains(local) {
705                 locals[local].value = LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::Uninit));
706             }
707         }
708         // done
709         self.frame_mut().locals = locals;
710         M::after_stack_push(self)?;
711         self.frame_mut().loc = Ok(mir::Location::START);
712
713         let span = info_span!("frame", "{}", instance);
714         self.frame_mut().tracing_span.enter(span);
715
716         Ok(())
717     }
718
719     /// Jump to the given block.
720     #[inline]
721     pub fn go_to_block(&mut self, target: mir::BasicBlock) {
722         self.frame_mut().loc = Ok(mir::Location { block: target, statement_index: 0 });
723     }
724
725     /// *Return* to the given `target` basic block.
726     /// Do *not* use for unwinding! Use `unwind_to_block` instead.
727     ///
728     /// If `target` is `None`, that indicates the function cannot return, so we raise UB.
729     pub fn return_to_block(&mut self, target: Option<mir::BasicBlock>) -> InterpResult<'tcx> {
730         if let Some(target) = target {
731             self.go_to_block(target);
732             Ok(())
733         } else {
734             throw_ub!(Unreachable)
735         }
736     }
737
738     /// *Unwind* to the given `target` basic block.
739     /// Do *not* use for returning! Use `return_to_block` instead.
740     ///
741     /// If `target` is `StackPopUnwind::Skip`, that indicates the function does not need cleanup
742     /// during unwinding, and we will just keep propagating that upwards.
743     ///
744     /// If `target` is `StackPopUnwind::NotAllowed`, that indicates the function does not allow
745     /// unwinding, and doing so is UB.
746     pub fn unwind_to_block(&mut self, target: StackPopUnwind) -> InterpResult<'tcx> {
747         self.frame_mut().loc = match target {
748             StackPopUnwind::Cleanup(block) => Ok(mir::Location { block, statement_index: 0 }),
749             StackPopUnwind::Skip => Err(self.frame_mut().body.span),
750             StackPopUnwind::NotAllowed => {
751                 throw_ub_format!("unwinding past a stack frame that does not allow unwinding")
752             }
753         };
754         Ok(())
755     }
756
757     /// Pops the current frame from the stack, deallocating the
758     /// memory for allocated locals.
759     ///
760     /// If `unwinding` is `false`, then we are performing a normal return
761     /// from a function. In this case, we jump back into the frame of the caller,
762     /// and continue execution as normal.
763     ///
764     /// If `unwinding` is `true`, then we are in the middle of a panic,
765     /// and need to unwind this frame. In this case, we jump to the
766     /// `cleanup` block for the function, which is responsible for running
767     /// `Drop` impls for any locals that have been initialized at this point.
768     /// The cleanup block ends with a special `Resume` terminator, which will
769     /// cause us to continue unwinding.
770     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
771     pub(super) fn pop_stack_frame(&mut self, unwinding: bool) -> InterpResult<'tcx> {
772         info!(
773             "popping stack frame ({})",
774             if unwinding { "during unwinding" } else { "returning from function" }
775         );
776
777         // Check `unwinding`.
778         assert_eq!(
779             unwinding,
780             match self.frame().loc {
781                 Ok(loc) => self.body().basic_blocks[loc.block].is_cleanup,
782                 Err(_) => true,
783             }
784         );
785         if unwinding && self.frame_idx() == 0 {
786             throw_ub_format!("unwinding past the topmost frame of the stack");
787         }
788
789         // Copy return value. Must of course happen *before* we deallocate the locals.
790         let copy_ret_result = if !unwinding {
791             let op = self
792                 .local_to_op(self.frame(), mir::RETURN_PLACE, None)
793                 .expect("return place should always be live");
794             let dest = self.frame().return_place.clone();
795             let err = self.copy_op(&op, &dest, /*allow_transmute*/ true);
796             trace!("return value: {:?}", self.dump_place(*dest));
797             // We delay actually short-circuiting on this error until *after* the stack frame is
798             // popped, since we want this error to be attributed to the caller, whose type defines
799             // this transmute.
800             err
801         } else {
802             Ok(())
803         };
804
805         // Cleanup: deallocate locals.
806         // Usually we want to clean up (deallocate locals), but in a few rare cases we don't.
807         // We do this while the frame is still on the stack, so errors point to the callee.
808         let return_to_block = self.frame().return_to_block;
809         let cleanup = match return_to_block {
810             StackPopCleanup::Goto { .. } => true,
811             StackPopCleanup::Root { cleanup, .. } => cleanup,
812         };
813         if cleanup {
814             // We need to take the locals out, since we need to mutate while iterating.
815             let locals = mem::take(&mut self.frame_mut().locals);
816             for local in &locals {
817                 self.deallocate_local(local.value)?;
818             }
819         }
820
821         // All right, now it is time to actually pop the frame.
822         // Note that its locals are gone already, but that's fine.
823         let frame =
824             self.stack_mut().pop().expect("tried to pop a stack frame, but there were none");
825         // Report error from return value copy, if any.
826         copy_ret_result?;
827
828         // If we are not doing cleanup, also skip everything else.
829         if !cleanup {
830             assert!(self.stack().is_empty(), "only the topmost frame should ever be leaked");
831             assert!(!unwinding, "tried to skip cleanup during unwinding");
832             // Skip machine hook.
833             return Ok(());
834         }
835         if M::after_stack_pop(self, frame, unwinding)? == StackPopJump::NoJump {
836             // The hook already did everything.
837             return Ok(());
838         }
839
840         // Normal return, figure out where to jump.
841         if unwinding {
842             // Follow the unwind edge.
843             let unwind = match return_to_block {
844                 StackPopCleanup::Goto { unwind, .. } => unwind,
845                 StackPopCleanup::Root { .. } => {
846                     panic!("encountered StackPopCleanup::Root when unwinding!")
847                 }
848             };
849             self.unwind_to_block(unwind)
850         } else {
851             // Follow the normal return edge.
852             match return_to_block {
853                 StackPopCleanup::Goto { ret, .. } => self.return_to_block(ret),
854                 StackPopCleanup::Root { .. } => {
855                     assert!(
856                         self.stack().is_empty(),
857                         "only the topmost frame can have StackPopCleanup::Root"
858                     );
859                     Ok(())
860                 }
861             }
862         }
863     }
864
865     /// Mark a storage as live, killing the previous content.
866     pub fn storage_live(&mut self, local: mir::Local) -> InterpResult<'tcx> {
867         assert!(local != mir::RETURN_PLACE, "Cannot make return place live");
868         trace!("{:?} is now live", local);
869
870         let local_val = LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::Uninit));
871         // StorageLive expects the local to be dead, and marks it live.
872         let old = mem::replace(&mut self.frame_mut().locals[local].value, local_val);
873         if !matches!(old, LocalValue::Dead) {
874             throw_ub_format!("StorageLive on a local that was already live");
875         }
876         Ok(())
877     }
878
879     pub fn storage_dead(&mut self, local: mir::Local) -> InterpResult<'tcx> {
880         assert!(local != mir::RETURN_PLACE, "Cannot make return place dead");
881         trace!("{:?} is now dead", local);
882
883         // It is entirely okay for this local to be already dead (at least that's how we currently generate MIR)
884         let old = mem::replace(&mut self.frame_mut().locals[local].value, LocalValue::Dead);
885         self.deallocate_local(old)?;
886         Ok(())
887     }
888
889     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
890     fn deallocate_local(&mut self, local: LocalValue<M::Provenance>) -> InterpResult<'tcx> {
891         if let LocalValue::Live(Operand::Indirect(MemPlace { ptr, .. })) = local {
892             // All locals have a backing allocation, even if the allocation is empty
893             // due to the local having ZST type. Hence we can `unwrap`.
894             trace!(
895                 "deallocating local {:?}: {:?}",
896                 local,
897                 // Locals always have a `alloc_id` (they are never the result of a int2ptr).
898                 self.dump_alloc(ptr.provenance.unwrap().get_alloc_id().unwrap())
899             );
900             self.deallocate_ptr(ptr, None, MemoryKind::Stack)?;
901         };
902         Ok(())
903     }
904
905     pub fn eval_to_allocation(
906         &self,
907         gid: GlobalId<'tcx>,
908     ) -> InterpResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::Provenance>> {
909         // For statics we pick `ParamEnv::reveal_all`, because statics don't have generics
910         // and thus don't care about the parameter environment. While we could just use
911         // `self.param_env`, that would mean we invoke the query to evaluate the static
912         // with different parameter environments, thus causing the static to be evaluated
913         // multiple times.
914         let param_env = if self.tcx.is_static(gid.instance.def_id()) {
915             ty::ParamEnv::reveal_all()
916         } else {
917             self.param_env
918         };
919         let param_env = param_env.with_const();
920         // Use a precise span for better cycle errors.
921         let val = self.tcx.at(self.cur_span()).eval_to_allocation_raw(param_env.and(gid))?;
922         self.raw_const_to_mplace(val)
923     }
924
925     #[must_use]
926     pub fn dump_place(&self, place: Place<M::Provenance>) -> PlacePrinter<'_, 'mir, 'tcx, M> {
927         PlacePrinter { ecx: self, place }
928     }
929
930     #[must_use]
931     pub fn generate_stacktrace_from_stack(
932         stack: &[Frame<'mir, 'tcx, M::Provenance, M::FrameExtra>],
933     ) -> Vec<FrameInfo<'tcx>> {
934         let mut frames = Vec::new();
935         // This deliberately does *not* honor `requires_caller_location` since it is used for much
936         // more than just panics.
937         for frame in stack.iter().rev() {
938             let lint_root = frame.current_source_info().and_then(|source_info| {
939                 match &frame.body.source_scopes[source_info.scope].local_data {
940                     mir::ClearCrossCrate::Set(data) => Some(data.lint_root),
941                     mir::ClearCrossCrate::Clear => None,
942                 }
943             });
944             let span = frame.current_span();
945
946             frames.push(FrameInfo { span, instance: frame.instance, lint_root });
947         }
948         trace!("generate stacktrace: {:#?}", frames);
949         frames
950     }
951
952     #[must_use]
953     pub fn generate_stacktrace(&self) -> Vec<FrameInfo<'tcx>> {
954         Self::generate_stacktrace_from_stack(self.stack())
955     }
956 }
957
958 #[doc(hidden)]
959 /// Helper struct for the `dump_place` function.
960 pub struct PlacePrinter<'a, 'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
961     ecx: &'a InterpCx<'mir, 'tcx, M>,
962     place: Place<M::Provenance>,
963 }
964
965 impl<'a, 'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> std::fmt::Debug
966     for PlacePrinter<'a, 'mir, 'tcx, M>
967 {
968     fn fmt(&self, fmt: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
969         match self.place {
970             Place::Local { frame, local } => {
971                 let mut allocs = Vec::new();
972                 write!(fmt, "{:?}", local)?;
973                 if frame != self.ecx.frame_idx() {
974                     write!(fmt, " ({} frames up)", self.ecx.frame_idx() - frame)?;
975                 }
976                 write!(fmt, ":")?;
977
978                 match self.ecx.stack()[frame].locals[local].value {
979                     LocalValue::Dead => write!(fmt, " is dead")?,
980                     LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::Uninit)) => {
981                         write!(fmt, " is uninitialized")?
982                     }
983                     LocalValue::Live(Operand::Indirect(mplace)) => {
984                         write!(
985                             fmt,
986                             " by {} ref {:?}:",
987                             match mplace.meta {
988                                 MemPlaceMeta::Meta(meta) => format!(" meta({:?})", meta),
989                                 MemPlaceMeta::None => String::new(),
990                             },
991                             mplace.ptr,
992                         )?;
993                         allocs.extend(mplace.ptr.provenance.map(Provenance::get_alloc_id));
994                     }
995                     LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::Scalar(val))) => {
996                         write!(fmt, " {:?}", val)?;
997                         if let Scalar::Ptr(ptr, _size) = val {
998                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
999                         }
1000                     }
1001                     LocalValue::Live(Operand::Immediate(Immediate::ScalarPair(val1, val2))) => {
1002                         write!(fmt, " ({:?}, {:?})", val1, val2)?;
1003                         if let Scalar::Ptr(ptr, _size) = val1 {
1004                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1005                         }
1006                         if let Scalar::Ptr(ptr, _size) = val2 {
1007                             allocs.push(ptr.provenance.get_alloc_id());
1008                         }
1009                     }
1010                 }
1011
1012                 write!(fmt, ": {:?}", self.ecx.dump_allocs(allocs.into_iter().flatten().collect()))
1013             }
1014             Place::Ptr(mplace) => match mplace.ptr.provenance.and_then(Provenance::get_alloc_id) {
1015                 Some(alloc_id) => {
1016                     write!(fmt, "by ref {:?}: {:?}", mplace.ptr, self.ecx.dump_alloc(alloc_id))
1017                 }
1018                 ptr => write!(fmt, " integral by ref: {:?}", ptr),
1019             },
1020         }
1021     }
1022 }