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