]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_const_eval/src/interpret/memory.rs
Auto merge of #104370 - matthiaskrgr:rollup-c3b38sm, r=matthiaskrgr
[rust.git] / compiler / rustc_const_eval / src / interpret / memory.rs
1 //! The memory subsystem.
2 //!
3 //! Generally, we use `Pointer` to denote memory addresses. However, some operations
4 //! have a "size"-like parameter, and they take `Scalar` for the address because
5 //! if the size is 0, then the pointer can also be a (properly aligned, non-null)
6 //! integer. It is crucial that these operations call `check_align` *before*
7 //! short-circuiting the empty case!
8
9 use std::assert_matches::assert_matches;
10 use std::borrow::Cow;
11 use std::collections::VecDeque;
12 use std::fmt;
13 use std::ptr;
14
15 use rustc_ast::Mutability;
16 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
17 use rustc_middle::mir::display_allocation;
18 use rustc_middle::ty::{self, Instance, ParamEnv, Ty, TyCtxt};
19 use rustc_target::abi::{Align, HasDataLayout, Size};
20
21 use super::{
22     alloc_range, AllocId, AllocMap, AllocRange, Allocation, CheckInAllocMsg, GlobalAlloc, InterpCx,
23     InterpResult, Machine, MayLeak, Pointer, PointerArithmetic, Provenance, Scalar,
24 };
25
26 #[derive(Debug, PartialEq, Copy, Clone)]
27 pub enum MemoryKind<T> {
28     /// Stack memory. Error if deallocated except during a stack pop.
29     Stack,
30     /// Memory allocated by `caller_location` intrinsic. Error if ever deallocated.
31     CallerLocation,
32     /// Additional memory kinds a machine wishes to distinguish from the builtin ones.
33     Machine(T),
34 }
35
36 impl<T: MayLeak> MayLeak for MemoryKind<T> {
37     #[inline]
38     fn may_leak(self) -> bool {
39         match self {
40             MemoryKind::Stack => false,
41             MemoryKind::CallerLocation => true,
42             MemoryKind::Machine(k) => k.may_leak(),
43         }
44     }
45 }
46
47 impl<T: fmt::Display> fmt::Display for MemoryKind<T> {
48     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
49         match self {
50             MemoryKind::Stack => write!(f, "stack variable"),
51             MemoryKind::CallerLocation => write!(f, "caller location"),
52             MemoryKind::Machine(m) => write!(f, "{}", m),
53         }
54     }
55 }
56
57 /// The return value of `get_alloc_info` indicates the "kind" of the allocation.
58 pub enum AllocKind {
59     /// A regular live data allocation.
60     LiveData,
61     /// A function allocation (that fn ptrs point to).
62     Function,
63     /// A (symbolic) vtable allocation.
64     VTable,
65     /// A dead allocation.
66     Dead,
67 }
68
69 /// The value of a function pointer.
70 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
71 pub enum FnVal<'tcx, Other> {
72     Instance(Instance<'tcx>),
73     Other(Other),
74 }
75
76 impl<'tcx, Other> FnVal<'tcx, Other> {
77     pub fn as_instance(self) -> InterpResult<'tcx, Instance<'tcx>> {
78         match self {
79             FnVal::Instance(instance) => Ok(instance),
80             FnVal::Other(_) => {
81                 throw_unsup_format!("'foreign' function pointers are not supported in this context")
82             }
83         }
84     }
85 }
86
87 // `Memory` has to depend on the `Machine` because some of its operations
88 // (e.g., `get`) call a `Machine` hook.
89 pub struct Memory<'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
90     /// Allocations local to this instance of the miri engine. The kind
91     /// helps ensure that the same mechanism is used for allocation and
92     /// deallocation. When an allocation is not found here, it is a
93     /// global and looked up in the `tcx` for read access. Some machines may
94     /// have to mutate this map even on a read-only access to a global (because
95     /// they do pointer provenance tracking and the allocations in `tcx` have
96     /// the wrong type), so we let the machine override this type.
97     /// Either way, if the machine allows writing to a global, doing so will
98     /// create a copy of the global allocation here.
99     // FIXME: this should not be public, but interning currently needs access to it
100     pub(super) alloc_map: M::MemoryMap,
101
102     /// Map for "extra" function pointers.
103     extra_fn_ptr_map: FxHashMap<AllocId, M::ExtraFnVal>,
104
105     /// To be able to compare pointers with null, and to check alignment for accesses
106     /// to ZSTs (where pointers may dangle), we keep track of the size even for allocations
107     /// that do not exist any more.
108     // FIXME: this should not be public, but interning currently needs access to it
109     pub(super) dead_alloc_map: FxHashMap<AllocId, (Size, Align)>,
110 }
111
112 /// A reference to some allocation that was already bounds-checked for the given region
113 /// and had the on-access machine hooks run.
114 #[derive(Copy, Clone)]
115 pub struct AllocRef<'a, 'tcx, Prov, Extra> {
116     alloc: &'a Allocation<Prov, Extra>,
117     range: AllocRange,
118     tcx: TyCtxt<'tcx>,
119     alloc_id: AllocId,
120 }
121 /// A reference to some allocation that was already bounds-checked for the given region
122 /// and had the on-access machine hooks run.
123 pub struct AllocRefMut<'a, 'tcx, Prov, Extra> {
124     alloc: &'a mut Allocation<Prov, Extra>,
125     range: AllocRange,
126     tcx: TyCtxt<'tcx>,
127     alloc_id: AllocId,
128 }
129
130 impl<'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> Memory<'mir, 'tcx, M> {
131     pub fn new() -> Self {
132         Memory {
133             alloc_map: M::MemoryMap::default(),
134             extra_fn_ptr_map: FxHashMap::default(),
135             dead_alloc_map: FxHashMap::default(),
136         }
137     }
138
139     /// This is used by [priroda](https://github.com/oli-obk/priroda)
140     pub fn alloc_map(&self) -> &M::MemoryMap {
141         &self.alloc_map
142     }
143 }
144
145 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
146     /// Call this to turn untagged "global" pointers (obtained via `tcx`) into
147     /// the machine pointer to the allocation.  Must never be used
148     /// for any other pointers, nor for TLS statics.
149     ///
150     /// Using the resulting pointer represents a *direct* access to that memory
151     /// (e.g. by directly using a `static`),
152     /// as opposed to access through a pointer that was created by the program.
153     ///
154     /// This function can fail only if `ptr` points to an `extern static`.
155     #[inline]
156     pub fn global_base_pointer(
157         &self,
158         ptr: Pointer<AllocId>,
159     ) -> InterpResult<'tcx, Pointer<M::Provenance>> {
160         let alloc_id = ptr.provenance;
161         // We need to handle `extern static`.
162         match self.tcx.try_get_global_alloc(alloc_id) {
163             Some(GlobalAlloc::Static(def_id)) if self.tcx.is_thread_local_static(def_id) => {
164                 bug!("global memory cannot point to thread-local static")
165             }
166             Some(GlobalAlloc::Static(def_id)) if self.tcx.is_foreign_item(def_id) => {
167                 return M::extern_static_base_pointer(self, def_id);
168             }
169             _ => {}
170         }
171         // And we need to get the provenance.
172         Ok(M::adjust_alloc_base_pointer(self, ptr))
173     }
174
175     pub fn create_fn_alloc_ptr(
176         &mut self,
177         fn_val: FnVal<'tcx, M::ExtraFnVal>,
178     ) -> Pointer<M::Provenance> {
179         let id = match fn_val {
180             FnVal::Instance(instance) => self.tcx.create_fn_alloc(instance),
181             FnVal::Other(extra) => {
182                 // FIXME(RalfJung): Should we have a cache here?
183                 let id = self.tcx.reserve_alloc_id();
184                 let old = self.memory.extra_fn_ptr_map.insert(id, extra);
185                 assert!(old.is_none());
186                 id
187             }
188         };
189         // Functions are global allocations, so make sure we get the right base pointer.
190         // We know this is not an `extern static` so this cannot fail.
191         self.global_base_pointer(Pointer::from(id)).unwrap()
192     }
193
194     pub fn allocate_ptr(
195         &mut self,
196         size: Size,
197         align: Align,
198         kind: MemoryKind<M::MemoryKind>,
199     ) -> InterpResult<'tcx, Pointer<M::Provenance>> {
200         let alloc = Allocation::uninit(size, align, M::PANIC_ON_ALLOC_FAIL)?;
201         // We can `unwrap` since `alloc` contains no pointers.
202         Ok(self.allocate_raw_ptr(alloc, kind).unwrap())
203     }
204
205     pub fn allocate_bytes_ptr(
206         &mut self,
207         bytes: &[u8],
208         align: Align,
209         kind: MemoryKind<M::MemoryKind>,
210         mutability: Mutability,
211     ) -> Pointer<M::Provenance> {
212         let alloc = Allocation::from_bytes(bytes, align, mutability);
213         // We can `unwrap` since `alloc` contains no pointers.
214         self.allocate_raw_ptr(alloc, kind).unwrap()
215     }
216
217     /// This can fail only of `alloc` contains provenance.
218     pub fn allocate_raw_ptr(
219         &mut self,
220         alloc: Allocation,
221         kind: MemoryKind<M::MemoryKind>,
222     ) -> InterpResult<'tcx, Pointer<M::Provenance>> {
223         let id = self.tcx.reserve_alloc_id();
224         debug_assert_ne!(
225             Some(kind),
226             M::GLOBAL_KIND.map(MemoryKind::Machine),
227             "dynamically allocating global memory"
228         );
229         let alloc = M::adjust_allocation(self, id, Cow::Owned(alloc), Some(kind))?;
230         self.memory.alloc_map.insert(id, (kind, alloc.into_owned()));
231         Ok(M::adjust_alloc_base_pointer(self, Pointer::from(id)))
232     }
233
234     pub fn reallocate_ptr(
235         &mut self,
236         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
237         old_size_and_align: Option<(Size, Align)>,
238         new_size: Size,
239         new_align: Align,
240         kind: MemoryKind<M::MemoryKind>,
241     ) -> InterpResult<'tcx, Pointer<M::Provenance>> {
242         let (alloc_id, offset, _prov) = self.ptr_get_alloc_id(ptr)?;
243         if offset.bytes() != 0 {
244             throw_ub_format!(
245                 "reallocating {:?} which does not point to the beginning of an object",
246                 ptr
247             );
248         }
249
250         // For simplicities' sake, we implement reallocate as "alloc, copy, dealloc".
251         // This happens so rarely, the perf advantage is outweighed by the maintenance cost.
252         let new_ptr = self.allocate_ptr(new_size, new_align, kind)?;
253         let old_size = match old_size_and_align {
254             Some((size, _align)) => size,
255             None => self.get_alloc_raw(alloc_id)?.size(),
256         };
257         // This will also call the access hooks.
258         self.mem_copy(
259             ptr,
260             Align::ONE,
261             new_ptr.into(),
262             Align::ONE,
263             old_size.min(new_size),
264             /*nonoverlapping*/ true,
265         )?;
266         self.deallocate_ptr(ptr, old_size_and_align, kind)?;
267
268         Ok(new_ptr)
269     }
270
271     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
272     pub fn deallocate_ptr(
273         &mut self,
274         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
275         old_size_and_align: Option<(Size, Align)>,
276         kind: MemoryKind<M::MemoryKind>,
277     ) -> InterpResult<'tcx> {
278         let (alloc_id, offset, prov) = self.ptr_get_alloc_id(ptr)?;
279         trace!("deallocating: {alloc_id:?}");
280
281         if offset.bytes() != 0 {
282             throw_ub_format!(
283                 "deallocating {:?} which does not point to the beginning of an object",
284                 ptr
285             );
286         }
287
288         let Some((alloc_kind, mut alloc)) = self.memory.alloc_map.remove(&alloc_id) else {
289             // Deallocating global memory -- always an error
290             return Err(match self.tcx.try_get_global_alloc(alloc_id) {
291                 Some(GlobalAlloc::Function(..)) => {
292                     err_ub_format!("deallocating {alloc_id:?}, which is a function")
293                 }
294                 Some(GlobalAlloc::VTable(..)) => {
295                     err_ub_format!("deallocating {alloc_id:?}, which is a vtable")
296                 }
297                 Some(GlobalAlloc::Static(..) | GlobalAlloc::Memory(..)) => {
298                     err_ub_format!("deallocating {alloc_id:?}, which is static memory")
299                 }
300                 None => err_ub!(PointerUseAfterFree(alloc_id)),
301             }
302             .into());
303         };
304
305         debug!(?alloc);
306
307         if alloc.mutability == Mutability::Not {
308             throw_ub_format!("deallocating immutable allocation {alloc_id:?}");
309         }
310         if alloc_kind != kind {
311             throw_ub_format!(
312                 "deallocating {alloc_id:?}, which is {alloc_kind} memory, using {kind} deallocation operation"
313             );
314         }
315         if let Some((size, align)) = old_size_and_align {
316             if size != alloc.size() || align != alloc.align {
317                 throw_ub_format!(
318                     "incorrect layout on deallocation: {alloc_id:?} has size {} and alignment {}, but gave size {} and alignment {}",
319                     alloc.size().bytes(),
320                     alloc.align.bytes(),
321                     size.bytes(),
322                     align.bytes(),
323                 )
324             }
325         }
326
327         // Let the machine take some extra action
328         let size = alloc.size();
329         M::before_memory_deallocation(
330             *self.tcx,
331             &mut self.machine,
332             &mut alloc.extra,
333             (alloc_id, prov),
334             alloc_range(Size::ZERO, size),
335         )?;
336
337         // Don't forget to remember size and align of this now-dead allocation
338         let old = self.memory.dead_alloc_map.insert(alloc_id, (size, alloc.align));
339         if old.is_some() {
340             bug!("Nothing can be deallocated twice");
341         }
342
343         Ok(())
344     }
345
346     /// Internal helper function to determine the allocation and offset of a pointer (if any).
347     #[inline(always)]
348     fn get_ptr_access(
349         &self,
350         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
351         size: Size,
352         align: Align,
353     ) -> InterpResult<'tcx, Option<(AllocId, Size, M::ProvenanceExtra)>> {
354         let align = M::enforce_alignment(&self).then_some(align);
355         self.check_and_deref_ptr(
356             ptr,
357             size,
358             align,
359             CheckInAllocMsg::MemoryAccessTest,
360             |alloc_id, offset, prov| {
361                 let (size, align) = self.get_live_alloc_size_and_align(alloc_id)?;
362                 Ok((size, align, (alloc_id, offset, prov)))
363             },
364         )
365     }
366
367     /// Check if the given pointer points to live memory of given `size` and `align`
368     /// (ignoring `M::enforce_alignment`). The caller can control the error message for the
369     /// out-of-bounds case.
370     #[inline(always)]
371     pub fn check_ptr_access_align(
372         &self,
373         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
374         size: Size,
375         align: Align,
376         msg: CheckInAllocMsg,
377     ) -> InterpResult<'tcx> {
378         self.check_and_deref_ptr(ptr, size, Some(align), msg, |alloc_id, _, _| {
379             let (size, align) = self.get_live_alloc_size_and_align(alloc_id)?;
380             Ok((size, align, ()))
381         })?;
382         Ok(())
383     }
384
385     /// Low-level helper function to check if a ptr is in-bounds and potentially return a reference
386     /// to the allocation it points to. Supports both shared and mutable references, as the actual
387     /// checking is offloaded to a helper closure. `align` defines whether and which alignment check
388     /// is done. Returns `None` for size 0, and otherwise `Some` of what `alloc_size` returned.
389     fn check_and_deref_ptr<T>(
390         &self,
391         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
392         size: Size,
393         align: Option<Align>,
394         msg: CheckInAllocMsg,
395         alloc_size: impl FnOnce(
396             AllocId,
397             Size,
398             M::ProvenanceExtra,
399         ) -> InterpResult<'tcx, (Size, Align, T)>,
400     ) -> InterpResult<'tcx, Option<T>> {
401         fn check_offset_align<'tcx>(offset: u64, align: Align) -> InterpResult<'tcx> {
402             if offset % align.bytes() == 0 {
403                 Ok(())
404             } else {
405                 // The biggest power of two through which `offset` is divisible.
406                 let offset_pow2 = 1 << offset.trailing_zeros();
407                 throw_ub!(AlignmentCheckFailed {
408                     has: Align::from_bytes(offset_pow2).unwrap(),
409                     required: align,
410                 })
411             }
412         }
413
414         Ok(match self.ptr_try_get_alloc_id(ptr) {
415             Err(addr) => {
416                 // We couldn't get a proper allocation. This is only okay if the access size is 0,
417                 // and the address is not null.
418                 if size.bytes() > 0 || addr == 0 {
419                     throw_ub!(DanglingIntPointer(addr, msg));
420                 }
421                 // Must be aligned.
422                 if let Some(align) = align {
423                     check_offset_align(addr, align)?;
424                 }
425                 None
426             }
427             Ok((alloc_id, offset, prov)) => {
428                 let (alloc_size, alloc_align, ret_val) = alloc_size(alloc_id, offset, prov)?;
429                 // Test bounds. This also ensures non-null.
430                 // It is sufficient to check this for the end pointer. Also check for overflow!
431                 if offset.checked_add(size, &self.tcx).map_or(true, |end| end > alloc_size) {
432                     throw_ub!(PointerOutOfBounds {
433                         alloc_id,
434                         alloc_size,
435                         ptr_offset: self.machine_usize_to_isize(offset.bytes()),
436                         ptr_size: size,
437                         msg,
438                     })
439                 }
440                 // Ensure we never consider the null pointer dereferenceable.
441                 if M::Provenance::OFFSET_IS_ADDR {
442                     assert_ne!(ptr.addr(), Size::ZERO);
443                 }
444                 // Test align. Check this last; if both bounds and alignment are violated
445                 // we want the error to be about the bounds.
446                 if let Some(align) = align {
447                     if M::use_addr_for_alignment_check(self) {
448                         // `use_addr_for_alignment_check` can only be true if `OFFSET_IS_ADDR` is true.
449                         check_offset_align(ptr.addr().bytes(), align)?;
450                     } else {
451                         // Check allocation alignment and offset alignment.
452                         if alloc_align.bytes() < align.bytes() {
453                             throw_ub!(AlignmentCheckFailed { has: alloc_align, required: align });
454                         }
455                         check_offset_align(offset.bytes(), align)?;
456                     }
457                 }
458
459                 // We can still be zero-sized in this branch, in which case we have to
460                 // return `None`.
461                 if size.bytes() == 0 { None } else { Some(ret_val) }
462             }
463         })
464     }
465 }
466
467 /// Allocation accessors
468 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
469     /// Helper function to obtain a global (tcx) allocation.
470     /// This attempts to return a reference to an existing allocation if
471     /// one can be found in `tcx`. That, however, is only possible if `tcx` and
472     /// this machine use the same pointer provenance, so it is indirected through
473     /// `M::adjust_allocation`.
474     fn get_global_alloc(
475         &self,
476         id: AllocId,
477         is_write: bool,
478     ) -> InterpResult<'tcx, Cow<'tcx, Allocation<M::Provenance, M::AllocExtra>>> {
479         let (alloc, def_id) = match self.tcx.try_get_global_alloc(id) {
480             Some(GlobalAlloc::Memory(mem)) => {
481                 // Memory of a constant or promoted or anonymous memory referenced by a static.
482                 (mem, None)
483             }
484             Some(GlobalAlloc::Function(..)) => throw_ub!(DerefFunctionPointer(id)),
485             Some(GlobalAlloc::VTable(..)) => throw_ub!(DerefVTablePointer(id)),
486             None => throw_ub!(PointerUseAfterFree(id)),
487             Some(GlobalAlloc::Static(def_id)) => {
488                 assert!(self.tcx.is_static(def_id));
489                 assert!(!self.tcx.is_thread_local_static(def_id));
490                 // Notice that every static has two `AllocId` that will resolve to the same
491                 // thing here: one maps to `GlobalAlloc::Static`, this is the "lazy" ID,
492                 // and the other one is maps to `GlobalAlloc::Memory`, this is returned by
493                 // `eval_static_initializer` and it is the "resolved" ID.
494                 // The resolved ID is never used by the interpreted program, it is hidden.
495                 // This is relied upon for soundness of const-patterns; a pointer to the resolved
496                 // ID would "sidestep" the checks that make sure consts do not point to statics!
497                 // The `GlobalAlloc::Memory` branch here is still reachable though; when a static
498                 // contains a reference to memory that was created during its evaluation (i.e., not
499                 // to another static), those inner references only exist in "resolved" form.
500                 if self.tcx.is_foreign_item(def_id) {
501                     // This is unreachable in Miri, but can happen in CTFE where we actually *do* support
502                     // referencing arbitrary (declared) extern statics.
503                     throw_unsup!(ReadExternStatic(def_id));
504                 }
505
506                 // Use a precise span for better cycle errors.
507                 (self.tcx.at(self.cur_span()).eval_static_initializer(def_id)?, Some(def_id))
508             }
509         };
510         M::before_access_global(*self.tcx, &self.machine, id, alloc, def_id, is_write)?;
511         // We got tcx memory. Let the machine initialize its "extra" stuff.
512         M::adjust_allocation(
513             self,
514             id, // always use the ID we got as input, not the "hidden" one.
515             Cow::Borrowed(alloc.inner()),
516             M::GLOBAL_KIND.map(MemoryKind::Machine),
517         )
518     }
519
520     /// Gives raw access to the `Allocation`, without bounds or alignment checks.
521     /// The caller is responsible for calling the access hooks!
522     ///
523     /// You almost certainly want to use `get_ptr_alloc`/`get_ptr_alloc_mut` instead.
524     fn get_alloc_raw(
525         &self,
526         id: AllocId,
527     ) -> InterpResult<'tcx, &Allocation<M::Provenance, M::AllocExtra>> {
528         // The error type of the inner closure here is somewhat funny.  We have two
529         // ways of "erroring": An actual error, or because we got a reference from
530         // `get_global_alloc` that we can actually use directly without inserting anything anywhere.
531         // So the error type is `InterpResult<'tcx, &Allocation<M::Provenance>>`.
532         let a = self.memory.alloc_map.get_or(id, || {
533             let alloc = self.get_global_alloc(id, /*is_write*/ false).map_err(Err)?;
534             match alloc {
535                 Cow::Borrowed(alloc) => {
536                     // We got a ref, cheaply return that as an "error" so that the
537                     // map does not get mutated.
538                     Err(Ok(alloc))
539                 }
540                 Cow::Owned(alloc) => {
541                     // Need to put it into the map and return a ref to that
542                     let kind = M::GLOBAL_KIND.expect(
543                         "I got a global allocation that I have to copy but the machine does \
544                             not expect that to happen",
545                     );
546                     Ok((MemoryKind::Machine(kind), alloc))
547                 }
548             }
549         });
550         // Now unpack that funny error type
551         match a {
552             Ok(a) => Ok(&a.1),
553             Err(a) => a,
554         }
555     }
556
557     /// "Safe" (bounds and align-checked) allocation access.
558     pub fn get_ptr_alloc<'a>(
559         &'a self,
560         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
561         size: Size,
562         align: Align,
563     ) -> InterpResult<'tcx, Option<AllocRef<'a, 'tcx, M::Provenance, M::AllocExtra>>> {
564         let align = M::enforce_alignment(self).then_some(align);
565         let ptr_and_alloc = self.check_and_deref_ptr(
566             ptr,
567             size,
568             align,
569             CheckInAllocMsg::MemoryAccessTest,
570             |alloc_id, offset, prov| {
571                 let alloc = self.get_alloc_raw(alloc_id)?;
572                 Ok((alloc.size(), alloc.align, (alloc_id, offset, prov, alloc)))
573             },
574         )?;
575         if let Some((alloc_id, offset, prov, alloc)) = ptr_and_alloc {
576             let range = alloc_range(offset, size);
577             M::before_memory_read(*self.tcx, &self.machine, &alloc.extra, (alloc_id, prov), range)?;
578             Ok(Some(AllocRef { alloc, range, tcx: *self.tcx, alloc_id }))
579         } else {
580             // Even in this branch we have to be sure that we actually access the allocation, in
581             // order to ensure that `static FOO: Type = FOO;` causes a cycle error instead of
582             // magically pulling *any* ZST value from the ether. However, the `get_raw` above is
583             // always called when `ptr` has an `AllocId`.
584             Ok(None)
585         }
586     }
587
588     /// Return the `extra` field of the given allocation.
589     pub fn get_alloc_extra<'a>(&'a self, id: AllocId) -> InterpResult<'tcx, &'a M::AllocExtra> {
590         Ok(&self.get_alloc_raw(id)?.extra)
591     }
592
593     /// Return the `mutability` field of the given allocation.
594     pub fn get_alloc_mutability<'a>(&'a self, id: AllocId) -> InterpResult<'tcx, Mutability> {
595         Ok(self.get_alloc_raw(id)?.mutability)
596     }
597
598     /// Gives raw mutable access to the `Allocation`, without bounds or alignment checks.
599     /// The caller is responsible for calling the access hooks!
600     ///
601     /// Also returns a ptr to `self.extra` so that the caller can use it in parallel with the
602     /// allocation.
603     fn get_alloc_raw_mut(
604         &mut self,
605         id: AllocId,
606     ) -> InterpResult<'tcx, (&mut Allocation<M::Provenance, M::AllocExtra>, &mut M)> {
607         // We have "NLL problem case #3" here, which cannot be worked around without loss of
608         // efficiency even for the common case where the key is in the map.
609         // <https://rust-lang.github.io/rfcs/2094-nll.html#problem-case-3-conditional-control-flow-across-functions>
610         // (Cannot use `get_mut_or` since `get_global_alloc` needs `&self`.)
611         if self.memory.alloc_map.get_mut(id).is_none() {
612             // Slow path.
613             // Allocation not found locally, go look global.
614             let alloc = self.get_global_alloc(id, /*is_write*/ true)?;
615             let kind = M::GLOBAL_KIND.expect(
616                 "I got a global allocation that I have to copy but the machine does \
617                     not expect that to happen",
618             );
619             self.memory.alloc_map.insert(id, (MemoryKind::Machine(kind), alloc.into_owned()));
620         }
621
622         let (_kind, alloc) = self.memory.alloc_map.get_mut(id).unwrap();
623         if alloc.mutability == Mutability::Not {
624             throw_ub!(WriteToReadOnly(id))
625         }
626         Ok((alloc, &mut self.machine))
627     }
628
629     /// "Safe" (bounds and align-checked) allocation access.
630     pub fn get_ptr_alloc_mut<'a>(
631         &'a mut self,
632         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
633         size: Size,
634         align: Align,
635     ) -> InterpResult<'tcx, Option<AllocRefMut<'a, 'tcx, M::Provenance, M::AllocExtra>>> {
636         let parts = self.get_ptr_access(ptr, size, align)?;
637         if let Some((alloc_id, offset, prov)) = parts {
638             let tcx = *self.tcx;
639             // FIXME: can we somehow avoid looking up the allocation twice here?
640             // We cannot call `get_raw_mut` inside `check_and_deref_ptr` as that would duplicate `&mut self`.
641             let (alloc, machine) = self.get_alloc_raw_mut(alloc_id)?;
642             let range = alloc_range(offset, size);
643             M::before_memory_write(tcx, machine, &mut alloc.extra, (alloc_id, prov), range)?;
644             Ok(Some(AllocRefMut { alloc, range, tcx, alloc_id }))
645         } else {
646             Ok(None)
647         }
648     }
649
650     /// Return the `extra` field of the given allocation.
651     pub fn get_alloc_extra_mut<'a>(
652         &'a mut self,
653         id: AllocId,
654     ) -> InterpResult<'tcx, (&'a mut M::AllocExtra, &'a mut M)> {
655         let (alloc, machine) = self.get_alloc_raw_mut(id)?;
656         Ok((&mut alloc.extra, machine))
657     }
658
659     /// Obtain the size and alignment of an allocation, even if that allocation has
660     /// been deallocated.
661     pub fn get_alloc_info(&self, id: AllocId) -> (Size, Align, AllocKind) {
662         // # Regular allocations
663         // Don't use `self.get_raw` here as that will
664         // a) cause cycles in case `id` refers to a static
665         // b) duplicate a global's allocation in miri
666         if let Some((_, alloc)) = self.memory.alloc_map.get(id) {
667             return (alloc.size(), alloc.align, AllocKind::LiveData);
668         }
669
670         // # Function pointers
671         // (both global from `alloc_map` and local from `extra_fn_ptr_map`)
672         if self.get_fn_alloc(id).is_some() {
673             return (Size::ZERO, Align::ONE, AllocKind::Function);
674         }
675
676         // # Statics
677         // Can't do this in the match argument, we may get cycle errors since the lock would
678         // be held throughout the match.
679         match self.tcx.try_get_global_alloc(id) {
680             Some(GlobalAlloc::Static(def_id)) => {
681                 assert!(self.tcx.is_static(def_id));
682                 assert!(!self.tcx.is_thread_local_static(def_id));
683                 // Use size and align of the type.
684                 let ty = self.tcx.type_of(def_id);
685                 let layout = self.tcx.layout_of(ParamEnv::empty().and(ty)).unwrap();
686                 assert!(layout.is_sized());
687                 (layout.size, layout.align.abi, AllocKind::LiveData)
688             }
689             Some(GlobalAlloc::Memory(alloc)) => {
690                 // Need to duplicate the logic here, because the global allocations have
691                 // different associated types than the interpreter-local ones.
692                 let alloc = alloc.inner();
693                 (alloc.size(), alloc.align, AllocKind::LiveData)
694             }
695             Some(GlobalAlloc::Function(_)) => bug!("We already checked function pointers above"),
696             Some(GlobalAlloc::VTable(..)) => {
697                 // No data to be accessed here. But vtables are pointer-aligned.
698                 return (Size::ZERO, self.tcx.data_layout.pointer_align.abi, AllocKind::VTable);
699             }
700             // The rest must be dead.
701             None => {
702                 // Deallocated pointers are allowed, we should be able to find
703                 // them in the map.
704                 let (size, align) = *self
705                     .memory
706                     .dead_alloc_map
707                     .get(&id)
708                     .expect("deallocated pointers should all be recorded in `dead_alloc_map`");
709                 (size, align, AllocKind::Dead)
710             }
711         }
712     }
713
714     /// Obtain the size and alignment of a live allocation.
715     pub fn get_live_alloc_size_and_align(&self, id: AllocId) -> InterpResult<'tcx, (Size, Align)> {
716         let (size, align, kind) = self.get_alloc_info(id);
717         if matches!(kind, AllocKind::Dead) {
718             throw_ub!(PointerUseAfterFree(id))
719         }
720         Ok((size, align))
721     }
722
723     fn get_fn_alloc(&self, id: AllocId) -> Option<FnVal<'tcx, M::ExtraFnVal>> {
724         if let Some(extra) = self.memory.extra_fn_ptr_map.get(&id) {
725             Some(FnVal::Other(*extra))
726         } else {
727             match self.tcx.try_get_global_alloc(id) {
728                 Some(GlobalAlloc::Function(instance)) => Some(FnVal::Instance(instance)),
729                 _ => None,
730             }
731         }
732     }
733
734     pub fn get_ptr_fn(
735         &self,
736         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
737     ) -> InterpResult<'tcx, FnVal<'tcx, M::ExtraFnVal>> {
738         trace!("get_ptr_fn({:?})", ptr);
739         let (alloc_id, offset, _prov) = self.ptr_get_alloc_id(ptr)?;
740         if offset.bytes() != 0 {
741             throw_ub!(InvalidFunctionPointer(Pointer::new(alloc_id, offset)))
742         }
743         self.get_fn_alloc(alloc_id)
744             .ok_or_else(|| err_ub!(InvalidFunctionPointer(Pointer::new(alloc_id, offset))).into())
745     }
746
747     pub fn get_ptr_vtable(
748         &self,
749         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
750     ) -> InterpResult<'tcx, (Ty<'tcx>, Option<ty::PolyExistentialTraitRef<'tcx>>)> {
751         trace!("get_ptr_vtable({:?})", ptr);
752         let (alloc_id, offset, _tag) = self.ptr_get_alloc_id(ptr)?;
753         if offset.bytes() != 0 {
754             throw_ub!(InvalidVTablePointer(Pointer::new(alloc_id, offset)))
755         }
756         match self.tcx.try_get_global_alloc(alloc_id) {
757             Some(GlobalAlloc::VTable(ty, trait_ref)) => Ok((ty, trait_ref)),
758             _ => throw_ub!(InvalidVTablePointer(Pointer::new(alloc_id, offset))),
759         }
760     }
761
762     pub fn alloc_mark_immutable(&mut self, id: AllocId) -> InterpResult<'tcx> {
763         self.get_alloc_raw_mut(id)?.0.mutability = Mutability::Not;
764         Ok(())
765     }
766
767     /// Create a lazy debug printer that prints the given allocation and all allocations it points
768     /// to, recursively.
769     #[must_use]
770     pub fn dump_alloc<'a>(&'a self, id: AllocId) -> DumpAllocs<'a, 'mir, 'tcx, M> {
771         self.dump_allocs(vec![id])
772     }
773
774     /// Create a lazy debug printer for a list of allocations and all allocations they point to,
775     /// recursively.
776     #[must_use]
777     pub fn dump_allocs<'a>(&'a self, mut allocs: Vec<AllocId>) -> DumpAllocs<'a, 'mir, 'tcx, M> {
778         allocs.sort();
779         allocs.dedup();
780         DumpAllocs { ecx: self, allocs }
781     }
782
783     /// Print leaked memory. Allocations reachable from `static_roots` or a `Global` allocation
784     /// are not considered leaked. Leaks whose kind `may_leak()` returns true are not reported.
785     pub fn leak_report(&self, static_roots: &[AllocId]) -> usize {
786         // Collect the set of allocations that are *reachable* from `Global` allocations.
787         let reachable = {
788             let mut reachable = FxHashSet::default();
789             let global_kind = M::GLOBAL_KIND.map(MemoryKind::Machine);
790             let mut todo: Vec<_> =
791                 self.memory.alloc_map.filter_map_collect(move |&id, &(kind, _)| {
792                     if Some(kind) == global_kind { Some(id) } else { None }
793                 });
794             todo.extend(static_roots);
795             while let Some(id) = todo.pop() {
796                 if reachable.insert(id) {
797                     // This is a new allocation, add the allocation it points to `todo`.
798                     if let Some((_, alloc)) = self.memory.alloc_map.get(id) {
799                         todo.extend(
800                             alloc.provenance().values().filter_map(|prov| prov.get_alloc_id()),
801                         );
802                     }
803                 }
804             }
805             reachable
806         };
807
808         // All allocations that are *not* `reachable` and *not* `may_leak` are considered leaking.
809         let leaks: Vec<_> = self.memory.alloc_map.filter_map_collect(|&id, &(kind, _)| {
810             if kind.may_leak() || reachable.contains(&id) { None } else { Some(id) }
811         });
812         let n = leaks.len();
813         if n > 0 {
814             eprintln!("The following memory was leaked: {:?}", self.dump_allocs(leaks));
815         }
816         n
817     }
818 }
819
820 #[doc(hidden)]
821 /// There's no way to use this directly, it's just a helper struct for the `dump_alloc(s)` methods.
822 pub struct DumpAllocs<'a, 'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
823     ecx: &'a InterpCx<'mir, 'tcx, M>,
824     allocs: Vec<AllocId>,
825 }
826
827 impl<'a, 'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> std::fmt::Debug for DumpAllocs<'a, 'mir, 'tcx, M> {
828     fn fmt(&self, fmt: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
829         // Cannot be a closure because it is generic in `Prov`, `Extra`.
830         fn write_allocation_track_relocs<'tcx, Prov: Provenance, Extra>(
831             fmt: &mut std::fmt::Formatter<'_>,
832             tcx: TyCtxt<'tcx>,
833             allocs_to_print: &mut VecDeque<AllocId>,
834             alloc: &Allocation<Prov, Extra>,
835         ) -> std::fmt::Result {
836             for alloc_id in alloc.provenance().values().filter_map(|prov| prov.get_alloc_id()) {
837                 allocs_to_print.push_back(alloc_id);
838             }
839             write!(fmt, "{}", display_allocation(tcx, alloc))
840         }
841
842         let mut allocs_to_print: VecDeque<_> = self.allocs.iter().copied().collect();
843         // `allocs_printed` contains all allocations that we have already printed.
844         let mut allocs_printed = FxHashSet::default();
845
846         while let Some(id) = allocs_to_print.pop_front() {
847             if !allocs_printed.insert(id) {
848                 // Already printed, so skip this.
849                 continue;
850             }
851
852             write!(fmt, "{id:?}")?;
853             match self.ecx.memory.alloc_map.get(id) {
854                 Some(&(kind, ref alloc)) => {
855                     // normal alloc
856                     write!(fmt, " ({}, ", kind)?;
857                     write_allocation_track_relocs(
858                         &mut *fmt,
859                         *self.ecx.tcx,
860                         &mut allocs_to_print,
861                         alloc,
862                     )?;
863                 }
864                 None => {
865                     // global alloc
866                     match self.ecx.tcx.try_get_global_alloc(id) {
867                         Some(GlobalAlloc::Memory(alloc)) => {
868                             write!(fmt, " (unchanged global, ")?;
869                             write_allocation_track_relocs(
870                                 &mut *fmt,
871                                 *self.ecx.tcx,
872                                 &mut allocs_to_print,
873                                 alloc.inner(),
874                             )?;
875                         }
876                         Some(GlobalAlloc::Function(func)) => {
877                             write!(fmt, " (fn: {func})")?;
878                         }
879                         Some(GlobalAlloc::VTable(ty, Some(trait_ref))) => {
880                             write!(fmt, " (vtable: impl {trait_ref} for {ty})")?;
881                         }
882                         Some(GlobalAlloc::VTable(ty, None)) => {
883                             write!(fmt, " (vtable: impl <auto trait> for {ty})")?;
884                         }
885                         Some(GlobalAlloc::Static(did)) => {
886                             write!(fmt, " (static: {})", self.ecx.tcx.def_path_str(did))?;
887                         }
888                         None => {
889                             write!(fmt, " (deallocated)")?;
890                         }
891                     }
892                 }
893             }
894             writeln!(fmt)?;
895         }
896         Ok(())
897     }
898 }
899
900 /// Reading and writing.
901 impl<'tcx, 'a, Prov: Provenance, Extra> AllocRefMut<'a, 'tcx, Prov, Extra> {
902     /// `range` is relative to this allocation reference, not the base of the allocation.
903     pub fn write_scalar(&mut self, range: AllocRange, val: Scalar<Prov>) -> InterpResult<'tcx> {
904         let range = self.range.subrange(range);
905         debug!("write_scalar at {:?}{range:?}: {val:?}", self.alloc_id);
906         Ok(self
907             .alloc
908             .write_scalar(&self.tcx, range, val)
909             .map_err(|e| e.to_interp_error(self.alloc_id))?)
910     }
911
912     /// `offset` is relative to this allocation reference, not the base of the allocation.
913     pub fn write_ptr_sized(&mut self, offset: Size, val: Scalar<Prov>) -> InterpResult<'tcx> {
914         self.write_scalar(alloc_range(offset, self.tcx.data_layout().pointer_size), val)
915     }
916
917     /// Mark the entire referenced range as uninitialized
918     pub fn write_uninit(&mut self) -> InterpResult<'tcx> {
919         Ok(self
920             .alloc
921             .write_uninit(&self.tcx, self.range)
922             .map_err(|e| e.to_interp_error(self.alloc_id))?)
923     }
924 }
925
926 impl<'tcx, 'a, Prov: Provenance, Extra> AllocRef<'a, 'tcx, Prov, Extra> {
927     /// `range` is relative to this allocation reference, not the base of the allocation.
928     pub fn read_scalar(
929         &self,
930         range: AllocRange,
931         read_provenance: bool,
932     ) -> InterpResult<'tcx, Scalar<Prov>> {
933         let range = self.range.subrange(range);
934         let res = self
935             .alloc
936             .read_scalar(&self.tcx, range, read_provenance)
937             .map_err(|e| e.to_interp_error(self.alloc_id))?;
938         debug!("read_scalar at {:?}{range:?}: {res:?}", self.alloc_id);
939         Ok(res)
940     }
941
942     /// `range` is relative to this allocation reference, not the base of the allocation.
943     pub fn read_integer(&self, range: AllocRange) -> InterpResult<'tcx, Scalar<Prov>> {
944         self.read_scalar(range, /*read_provenance*/ false)
945     }
946
947     /// `offset` is relative to this allocation reference, not the base of the allocation.
948     pub fn read_pointer(&self, offset: Size) -> InterpResult<'tcx, Scalar<Prov>> {
949         self.read_scalar(
950             alloc_range(offset, self.tcx.data_layout().pointer_size),
951             /*read_provenance*/ true,
952         )
953     }
954
955     /// `range` is relative to this allocation reference, not the base of the allocation.
956     pub fn get_bytes_strip_provenance<'b>(&'b self) -> InterpResult<'tcx, &'a [u8]> {
957         Ok(self
958             .alloc
959             .get_bytes_strip_provenance(&self.tcx, self.range)
960             .map_err(|e| e.to_interp_error(self.alloc_id))?)
961     }
962
963     /// Returns whether the allocation has provenance anywhere in the range of the `AllocRef`.
964     pub(crate) fn has_provenance(&self) -> bool {
965         self.alloc.range_has_provenance(&self.tcx, self.range)
966     }
967 }
968
969 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
970     /// Reads the given number of bytes from memory, and strips their provenance if possible.
971     /// Returns them as a slice.
972     ///
973     /// Performs appropriate bounds checks.
974     pub fn read_bytes_ptr_strip_provenance(
975         &self,
976         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
977         size: Size,
978     ) -> InterpResult<'tcx, &[u8]> {
979         let Some(alloc_ref) = self.get_ptr_alloc(ptr, size, Align::ONE)? else {
980             // zero-sized access
981             return Ok(&[]);
982         };
983         // Side-step AllocRef and directly access the underlying bytes more efficiently.
984         // (We are staying inside the bounds here so all is good.)
985         Ok(alloc_ref
986             .alloc
987             .get_bytes_strip_provenance(&alloc_ref.tcx, alloc_ref.range)
988             .map_err(|e| e.to_interp_error(alloc_ref.alloc_id))?)
989     }
990
991     /// Writes the given stream of bytes into memory.
992     ///
993     /// Performs appropriate bounds checks.
994     pub fn write_bytes_ptr(
995         &mut self,
996         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
997         src: impl IntoIterator<Item = u8>,
998     ) -> InterpResult<'tcx> {
999         let mut src = src.into_iter();
1000         let (lower, upper) = src.size_hint();
1001         let len = upper.expect("can only write bounded iterators");
1002         assert_eq!(lower, len, "can only write iterators with a precise length");
1003
1004         let size = Size::from_bytes(len);
1005         let Some(alloc_ref) = self.get_ptr_alloc_mut(ptr, size, Align::ONE)? else {
1006             // zero-sized access
1007             assert_matches!(
1008                 src.next(),
1009                 None,
1010                 "iterator said it was empty but returned an element"
1011             );
1012             return Ok(());
1013         };
1014
1015         // Side-step AllocRef and directly access the underlying bytes more efficiently.
1016         // (We are staying inside the bounds here so all is good.)
1017         let alloc_id = alloc_ref.alloc_id;
1018         let bytes = alloc_ref
1019             .alloc
1020             .get_bytes_mut(&alloc_ref.tcx, alloc_ref.range)
1021             .map_err(move |e| e.to_interp_error(alloc_id))?;
1022         // `zip` would stop when the first iterator ends; we want to definitely
1023         // cover all of `bytes`.
1024         for dest in bytes {
1025             *dest = src.next().expect("iterator was shorter than it said it would be");
1026         }
1027         assert_matches!(src.next(), None, "iterator was longer than it said it would be");
1028         Ok(())
1029     }
1030
1031     pub fn mem_copy(
1032         &mut self,
1033         src: Pointer<Option<M::Provenance>>,
1034         src_align: Align,
1035         dest: Pointer<Option<M::Provenance>>,
1036         dest_align: Align,
1037         size: Size,
1038         nonoverlapping: bool,
1039     ) -> InterpResult<'tcx> {
1040         self.mem_copy_repeatedly(src, src_align, dest, dest_align, size, 1, nonoverlapping)
1041     }
1042
1043     pub fn mem_copy_repeatedly(
1044         &mut self,
1045         src: Pointer<Option<M::Provenance>>,
1046         src_align: Align,
1047         dest: Pointer<Option<M::Provenance>>,
1048         dest_align: Align,
1049         size: Size,
1050         num_copies: u64,
1051         nonoverlapping: bool,
1052     ) -> InterpResult<'tcx> {
1053         let tcx = self.tcx;
1054         // We need to do our own bounds-checks.
1055         let src_parts = self.get_ptr_access(src, size, src_align)?;
1056         let dest_parts = self.get_ptr_access(dest, size * num_copies, dest_align)?; // `Size` multiplication
1057
1058         // FIXME: we look up both allocations twice here, once before for the `check_ptr_access`
1059         // and once below to get the underlying `&[mut] Allocation`.
1060
1061         // Source alloc preparations and access hooks.
1062         let Some((src_alloc_id, src_offset, src_prov)) = src_parts else {
1063             // Zero-sized *source*, that means dst is also zero-sized and we have nothing to do.
1064             return Ok(());
1065         };
1066         let src_alloc = self.get_alloc_raw(src_alloc_id)?;
1067         let src_range = alloc_range(src_offset, size);
1068         M::before_memory_read(
1069             *tcx,
1070             &self.machine,
1071             &src_alloc.extra,
1072             (src_alloc_id, src_prov),
1073             src_range,
1074         )?;
1075         // We need the `dest` ptr for the next operation, so we get it now.
1076         // We already did the source checks and called the hooks so we are good to return early.
1077         let Some((dest_alloc_id, dest_offset, dest_prov)) = dest_parts else {
1078             // Zero-sized *destination*.
1079             return Ok(());
1080         };
1081
1082         // Checks provenance edges on the src, which needs to happen before
1083         // `prepare_provenance_copy`.
1084         if src_alloc.range_has_provenance(&tcx, alloc_range(src_range.start, Size::ZERO)) {
1085             throw_unsup!(PartialPointerCopy(Pointer::new(src_alloc_id, src_range.start)));
1086         }
1087         if src_alloc.range_has_provenance(&tcx, alloc_range(src_range.end(), Size::ZERO)) {
1088             throw_unsup!(PartialPointerCopy(Pointer::new(src_alloc_id, src_range.end())));
1089         }
1090         let src_bytes = src_alloc.get_bytes_unchecked(src_range).as_ptr(); // raw ptr, so we can also get a ptr to the destination allocation
1091         // first copy the provenance to a temporary buffer, because
1092         // `get_bytes_mut` will clear the provenance, which is correct,
1093         // since we don't want to keep any provenance at the target.
1094         let provenance =
1095             src_alloc.prepare_provenance_copy(self, src_range, dest_offset, num_copies);
1096         // Prepare a copy of the initialization mask.
1097         let compressed = src_alloc.compress_uninit_range(src_range);
1098
1099         // Destination alloc preparations and access hooks.
1100         let (dest_alloc, extra) = self.get_alloc_raw_mut(dest_alloc_id)?;
1101         let dest_range = alloc_range(dest_offset, size * num_copies);
1102         M::before_memory_write(
1103             *tcx,
1104             extra,
1105             &mut dest_alloc.extra,
1106             (dest_alloc_id, dest_prov),
1107             dest_range,
1108         )?;
1109         let dest_bytes = dest_alloc
1110             .get_bytes_mut_ptr(&tcx, dest_range)
1111             .map_err(|e| e.to_interp_error(dest_alloc_id))?
1112             .as_mut_ptr();
1113
1114         if compressed.no_bytes_init() {
1115             // Fast path: If all bytes are `uninit` then there is nothing to copy. The target range
1116             // is marked as uninitialized but we otherwise omit changing the byte representation which may
1117             // be arbitrary for uninitialized bytes.
1118             // This also avoids writing to the target bytes so that the backing allocation is never
1119             // touched if the bytes stay uninitialized for the whole interpreter execution. On contemporary
1120             // operating system this can avoid physically allocating the page.
1121             dest_alloc
1122                 .write_uninit(&tcx, dest_range)
1123                 .map_err(|e| e.to_interp_error(dest_alloc_id))?;
1124             // We can forget about the provenance, this is all not initialized anyway.
1125             return Ok(());
1126         }
1127
1128         // SAFE: The above indexing would have panicked if there weren't at least `size` bytes
1129         // behind `src` and `dest`. Also, we use the overlapping-safe `ptr::copy` if `src` and
1130         // `dest` could possibly overlap.
1131         // The pointers above remain valid even if the `HashMap` table is moved around because they
1132         // point into the `Vec` storing the bytes.
1133         unsafe {
1134             if src_alloc_id == dest_alloc_id {
1135                 if nonoverlapping {
1136                     // `Size` additions
1137                     if (src_offset <= dest_offset && src_offset + size > dest_offset)
1138                         || (dest_offset <= src_offset && dest_offset + size > src_offset)
1139                     {
1140                         throw_ub_format!("copy_nonoverlapping called on overlapping ranges")
1141                     }
1142                 }
1143
1144                 for i in 0..num_copies {
1145                     ptr::copy(
1146                         src_bytes,
1147                         dest_bytes.add((size * i).bytes_usize()), // `Size` multiplication
1148                         size.bytes_usize(),
1149                     );
1150                 }
1151             } else {
1152                 for i in 0..num_copies {
1153                     ptr::copy_nonoverlapping(
1154                         src_bytes,
1155                         dest_bytes.add((size * i).bytes_usize()), // `Size` multiplication
1156                         size.bytes_usize(),
1157                     );
1158                 }
1159             }
1160         }
1161
1162         // now fill in all the "init" data
1163         dest_alloc.mark_compressed_init_range(
1164             &compressed,
1165             alloc_range(dest_offset, size), // just a single copy (i.e., not full `dest_range`)
1166             num_copies,
1167         );
1168         // copy the provenance to the destination
1169         dest_alloc.mark_provenance_range(provenance);
1170
1171         Ok(())
1172     }
1173 }
1174
1175 /// Machine pointer introspection.
1176 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
1177     /// Test if this value might be null.
1178     /// If the machine does not support ptr-to-int casts, this is conservative.
1179     pub fn scalar_may_be_null(&self, scalar: Scalar<M::Provenance>) -> InterpResult<'tcx, bool> {
1180         Ok(match scalar.try_to_int() {
1181             Ok(int) => int.is_null(),
1182             Err(_) => {
1183                 // Can only happen during CTFE.
1184                 let ptr = scalar.to_pointer(self)?;
1185                 match self.ptr_try_get_alloc_id(ptr) {
1186                     Ok((alloc_id, offset, _)) => {
1187                         let (size, _align, _kind) = self.get_alloc_info(alloc_id);
1188                         // If the pointer is out-of-bounds, it may be null.
1189                         // Note that one-past-the-end (offset == size) is still inbounds, and never null.
1190                         offset > size
1191                     }
1192                     Err(_offset) => bug!("a non-int scalar is always a pointer"),
1193                 }
1194             }
1195         })
1196     }
1197
1198     /// Turning a "maybe pointer" into a proper pointer (and some information
1199     /// about where it points), or an absolute address.
1200     pub fn ptr_try_get_alloc_id(
1201         &self,
1202         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
1203     ) -> Result<(AllocId, Size, M::ProvenanceExtra), u64> {
1204         match ptr.into_pointer_or_addr() {
1205             Ok(ptr) => match M::ptr_get_alloc(self, ptr) {
1206                 Some((alloc_id, offset, extra)) => Ok((alloc_id, offset, extra)),
1207                 None => {
1208                     assert!(M::Provenance::OFFSET_IS_ADDR);
1209                     let (_, addr) = ptr.into_parts();
1210                     Err(addr.bytes())
1211                 }
1212             },
1213             Err(addr) => Err(addr.bytes()),
1214         }
1215     }
1216
1217     /// Turning a "maybe pointer" into a proper pointer (and some information about where it points).
1218     #[inline(always)]
1219     pub fn ptr_get_alloc_id(
1220         &self,
1221         ptr: Pointer<Option<M::Provenance>>,
1222     ) -> InterpResult<'tcx, (AllocId, Size, M::ProvenanceExtra)> {
1223         self.ptr_try_get_alloc_id(ptr).map_err(|offset| {
1224             err_ub!(DanglingIntPointer(offset, CheckInAllocMsg::InboundsTest)).into()
1225         })
1226     }
1227 }