]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/mir/syntax.rs
Merge all `TypeVisitable for &List<T>` impls into one generic one
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / mir / syntax.rs
1 //! This defines the syntax of MIR, i.e., the set of available MIR operations, and other definitions
2 //! closely related to MIR semantics.
3 //! This is in a dedicated file so that changes to this file can be reviewed more carefully.
4 //! The intention is that this file only contains datatype declarations, no code.
5
6 use super::{BasicBlock, Constant, Field, Local, SwitchTargets, UserTypeProjection};
7
8 use crate::mir::coverage::{CodeRegion, CoverageKind};
9 use crate::ty::adjustment::PointerCast;
10 use crate::ty::subst::SubstsRef;
11 use crate::ty::{self, List, Ty};
12 use crate::ty::{Region, UserTypeAnnotationIndex};
13
14 use rustc_ast::{InlineAsmOptions, InlineAsmTemplatePiece};
15 use rustc_hir::def_id::DefId;
16 use rustc_hir::{self as hir};
17 use rustc_hir::{self, GeneratorKind};
18 use rustc_target::abi::VariantIdx;
19
20 use rustc_ast::Mutability;
21 use rustc_span::def_id::LocalDefId;
22 use rustc_span::symbol::Symbol;
23 use rustc_span::Span;
24 use rustc_target::asm::InlineAsmRegOrRegClass;
25
26 /// Represents the "flavors" of MIR.
27 ///
28 /// All flavors of MIR use the same data structure, but there are some important differences. These
29 /// differences come in two forms: Dialects and phases.
30 ///
31 /// Dialects represent a stronger distinction than phases. This is because the transitions between
32 /// dialects are semantic changes, and therefore technically *lowerings* between distinct IRs. In
33 /// other words, the same [`Body`](crate::mir::Body) might be well-formed for multiple dialects, but
34 /// have different semantic meaning and different behavior at runtime.
35 ///
36 /// Each dialect additionally has a number of phases. However, phase changes never involve semantic
37 /// changes. If some MIR is well-formed both before and after a phase change, it is also guaranteed
38 /// that it has the same semantic meaning. In this sense, phase changes can only add additional
39 /// restrictions on what MIR is well-formed.
40 ///
41 /// When adding phases, remember to update [`MirPhase::phase_index`].
42 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
43 #[derive(HashStable)]
44 pub enum MirPhase {
45     /// The MIR that is generated by MIR building.
46     ///
47     /// The only things that operate on this dialect are unsafeck, the various MIR lints, and const
48     /// qualifs.
49     ///
50     /// This has no distinct phases.
51     Built,
52     /// The MIR used for most analysis.
53     ///
54     /// The only semantic change between analysis and built MIR is constant promotion. In built MIR,
55     /// sequences of statements that would generally be subject to constant promotion are
56     /// semantically constants, while in analysis MIR all constants are explicit.
57     ///
58     /// The result of const promotion is available from the `mir_promoted` and `promoted_mir` queries.
59     ///
60     /// This is the version of MIR used by borrowck and friends.
61     Analysis(AnalysisPhase),
62     /// The MIR used for CTFE, optimizations, and codegen.
63     ///
64     /// The semantic changes that occur in the lowering from analysis to runtime MIR are as follows:
65     ///
66     ///  - Drops: In analysis MIR, `Drop` terminators represent *conditional* drops; roughly speaking,
67     ///    if dataflow analysis determines that the place being dropped is uninitialized, the drop will
68     ///    not be executed. The exact semantics of this aren't written down anywhere, which means they
69     ///    are essentially "what drop elaboration does." In runtime MIR, the drops are unconditional;
70     ///    when a `Drop` terminator is reached, if the type has drop glue that drop glue is always
71     ///    executed. This may be UB if the underlying place is not initialized.
72     ///  - Packed drops: Places might in general be misaligned - in most cases this is UB, the exception
73     ///    is fields of packed structs. In analysis MIR, `Drop(P)` for a `P` that might be misaligned
74     ///    for this reason implicitly moves `P` to a temporary before dropping. Runtime MIR has no such
75     ///    rules, and dropping a misaligned place is simply UB.
76     ///  - Unwinding: in analysis MIR, unwinding from a function which may not unwind aborts. In runtime
77     ///    MIR, this is UB.
78     ///  - Retags: If `-Zmir-emit-retag` is enabled, analysis MIR has "implicit" retags in the same way
79     ///    that Rust itself has them. Where exactly these are is generally subject to change, and so we
80     ///    don't document this here. Runtime MIR has all retags explicit.
81     ///  - Generator bodies: In analysis MIR, locals may actually be behind a pointer that user code has
82     ///    access to. This occurs in generator bodies. Such locals do not behave like other locals,
83     ///    because they eg may be aliased in surprising ways. Runtime MIR has no such special locals -
84     ///    all generator bodies are lowered and so all places that look like locals really are locals.
85     ///  - Const prop lints: The lint pass which reports eg `200_u8 + 200_u8` as an error is run as a
86     ///    part of analysis to runtime MIR lowering. This means that transformations which may supress
87     ///    such errors may not run on analysis MIR.
88     Runtime(RuntimePhase),
89 }
90
91 /// See [`MirPhase::Analysis`].
92 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
93 #[derive(HashStable)]
94 pub enum AnalysisPhase {
95     Initial = 0,
96     /// Beginning in this phase, the following variants are disallowed:
97     /// * [`TerminatorKind::FalseUnwind`]
98     /// * [`TerminatorKind::FalseEdge`]
99     /// * [`StatementKind::FakeRead`]
100     /// * [`StatementKind::AscribeUserType`]
101     /// * [`Rvalue::Ref`] with `BorrowKind::Shallow`
102     ///
103     /// Furthermore, `Deref` projections must be the first projection within any place (if they
104     /// appear at all)
105     PostCleanup = 1,
106 }
107
108 /// See [`MirPhase::Runtime`].
109 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
110 #[derive(HashStable)]
111 pub enum RuntimePhase {
112     /// In addition to the semantic changes, beginning with this phase, the following variants are
113     /// disallowed:
114     /// * [`TerminatorKind::DropAndReplace`]
115     /// * [`TerminatorKind::Yield`]
116     /// * [`TerminatorKind::GeneratorDrop`]
117     /// * [`Rvalue::Aggregate`] for any `AggregateKind` except `Array`
118     ///
119     /// And the following variants are allowed:
120     /// * [`StatementKind::Retag`]
121     /// * [`StatementKind::SetDiscriminant`]
122     /// * [`StatementKind::Deinit`]
123     ///
124     /// Furthermore, `Copy` operands are allowed for non-`Copy` types.
125     Initial = 0,
126     /// Beginning with this phase, the following variant is disallowed:
127     /// * [`ProjectionElem::Deref`] of `Box`
128     PostCleanup = 1,
129     Optimized = 2,
130 }
131
132 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
133 // Borrow kinds
134
135 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, TyEncodable, TyDecodable)]
136 #[derive(Hash, HashStable)]
137 pub enum BorrowKind {
138     /// Data must be immutable and is aliasable.
139     Shared,
140
141     /// The immediately borrowed place must be immutable, but projections from
142     /// it don't need to be. For example, a shallow borrow of `a.b` doesn't
143     /// conflict with a mutable borrow of `a.b.c`.
144     ///
145     /// This is used when lowering matches: when matching on a place we want to
146     /// ensure that place have the same value from the start of the match until
147     /// an arm is selected. This prevents this code from compiling:
148     /// ```compile_fail,E0510
149     /// let mut x = &Some(0);
150     /// match *x {
151     ///     None => (),
152     ///     Some(_) if { x = &None; false } => (),
153     ///     Some(_) => (),
154     /// }
155     /// ```
156     /// This can't be a shared borrow because mutably borrowing (*x as Some).0
157     /// should not prevent `if let None = x { ... }`, for example, because the
158     /// mutating `(*x as Some).0` can't affect the discriminant of `x`.
159     /// We can also report errors with this kind of borrow differently.
160     Shallow,
161
162     /// Data must be immutable but not aliasable. This kind of borrow
163     /// cannot currently be expressed by the user and is used only in
164     /// implicit closure bindings. It is needed when the closure is
165     /// borrowing or mutating a mutable referent, e.g.:
166     /// ```
167     /// let mut z = 3;
168     /// let x: &mut isize = &mut z;
169     /// let y = || *x += 5;
170     /// ```
171     /// If we were to try to translate this closure into a more explicit
172     /// form, we'd encounter an error with the code as written:
173     /// ```compile_fail,E0594
174     /// struct Env<'a> { x: &'a &'a mut isize }
175     /// let mut z = 3;
176     /// let x: &mut isize = &mut z;
177     /// let y = (&mut Env { x: &x }, fn_ptr);  // Closure is pair of env and fn
178     /// fn fn_ptr(env: &mut Env) { **env.x += 5; }
179     /// ```
180     /// This is then illegal because you cannot mutate an `&mut` found
181     /// in an aliasable location. To solve, you'd have to translate with
182     /// an `&mut` borrow:
183     /// ```compile_fail,E0596
184     /// struct Env<'a> { x: &'a mut &'a mut isize }
185     /// let mut z = 3;
186     /// let x: &mut isize = &mut z;
187     /// let y = (&mut Env { x: &mut x }, fn_ptr); // changed from &x to &mut x
188     /// fn fn_ptr(env: &mut Env) { **env.x += 5; }
189     /// ```
190     /// Now the assignment to `**env.x` is legal, but creating a
191     /// mutable pointer to `x` is not because `x` is not mutable. We
192     /// could fix this by declaring `x` as `let mut x`. This is ok in
193     /// user code, if awkward, but extra weird for closures, since the
194     /// borrow is hidden.
195     ///
196     /// So we introduce a "unique imm" borrow -- the referent is
197     /// immutable, but not aliasable. This solves the problem. For
198     /// simplicity, we don't give users the way to express this
199     /// borrow, it's just used when translating closures.
200     Unique,
201
202     /// Data is mutable and not aliasable.
203     Mut {
204         /// `true` if this borrow arose from method-call auto-ref
205         /// (i.e., `adjustment::Adjust::Borrow`).
206         allow_two_phase_borrow: bool,
207     },
208 }
209
210 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
211 // Statements
212
213 /// The various kinds of statements that can appear in MIR.
214 ///
215 /// Not all of these are allowed at every [`MirPhase`]. Check the documentation there to see which
216 /// ones you do not have to worry about. The MIR validator will generally enforce such restrictions,
217 /// causing an ICE if they are violated.
218 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
219 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
220 pub enum StatementKind<'tcx> {
221     /// Assign statements roughly correspond to an assignment in Rust proper (`x = ...`) except
222     /// without the possibility of dropping the previous value (that must be done separately, if at
223     /// all). The *exact* way this works is undecided. It probably does something like evaluating
224     /// the LHS to a place and the RHS to a value, and then storing the value to the place. Various
225     /// parts of this may do type specific things that are more complicated than simply copying
226     /// bytes.
227     ///
228     /// **Needs clarification**: The implication of the above idea would be that assignment implies
229     /// that the resulting value is initialized. I believe we could commit to this separately from
230     /// committing to whatever part of the memory model we would need to decide on to make the above
231     /// paragragh precise. Do we want to?
232     ///
233     /// Assignments in which the types of the place and rvalue differ are not well-formed.
234     ///
235     /// **Needs clarification**: Do we ever want to worry about non-free (in the body) lifetimes for
236     /// the typing requirement in post drop-elaboration MIR? I think probably not - I'm not sure we
237     /// could meaningfully require this anyway. How about free lifetimes? Is ignoring this
238     /// interesting for optimizations? Do we want to allow such optimizations?
239     ///
240     /// **Needs clarification**: We currently require that the LHS place not overlap with any place
241     /// read as part of computation of the RHS for some rvalues (generally those not producing
242     /// primitives). This requirement is under discussion in [#68364]. As a part of this discussion,
243     /// it is also unclear in what order the components are evaluated.
244     ///
245     /// [#68364]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/68364
246     ///
247     /// See [`Rvalue`] documentation for details on each of those.
248     Assign(Box<(Place<'tcx>, Rvalue<'tcx>)>),
249
250     /// This represents all the reading that a pattern match may do (e.g., inspecting constants and
251     /// discriminant values), and the kind of pattern it comes from. This is in order to adapt
252     /// potential error messages to these specific patterns.
253     ///
254     /// Note that this also is emitted for regular `let` bindings to ensure that locals that are
255     /// never accessed still get some sanity checks for, e.g., `let x: ! = ..;`
256     ///
257     /// When executed at runtime this is a nop.
258     ///
259     /// Disallowed after drop elaboration.
260     FakeRead(Box<(FakeReadCause, Place<'tcx>)>),
261
262     /// Write the discriminant for a variant to the enum Place.
263     ///
264     /// This is permitted for both generators and ADTs. This does not necessarily write to the
265     /// entire place; instead, it writes to the minimum set of bytes as required by the layout for
266     /// the type.
267     SetDiscriminant { place: Box<Place<'tcx>>, variant_index: VariantIdx },
268
269     /// Deinitializes the place.
270     ///
271     /// This writes `uninit` bytes to the entire place.
272     Deinit(Box<Place<'tcx>>),
273
274     /// `StorageLive` and `StorageDead` statements mark the live range of a local.
275     ///
276     /// At any point during the execution of a function, each local is either allocated or
277     /// unallocated. Except as noted below, all locals except function parameters are initially
278     /// unallocated. `StorageLive` statements cause memory to be allocated for the local while
279     /// `StorageDead` statements cause the memory to be freed. Using a local in any way (not only
280     /// reading/writing from it) while it is unallocated is UB.
281     ///
282     /// Some locals have no `StorageLive` or `StorageDead` statements within the entire MIR body.
283     /// These locals are implicitly allocated for the full duration of the function. There is a
284     /// convenience method at `rustc_mir_dataflow::storage::always_storage_live_locals` for
285     /// computing these locals.
286     ///
287     /// If the local is already allocated, calling `StorageLive` again is UB. However, for an
288     /// unallocated local an additional `StorageDead` all is simply a nop.
289     StorageLive(Local),
290
291     /// See `StorageLive` above.
292     StorageDead(Local),
293
294     /// Retag references in the given place, ensuring they got fresh tags.
295     ///
296     /// This is part of the Stacked Borrows model. These statements are currently only interpreted
297     /// by miri and only generated when `-Z mir-emit-retag` is passed. See
298     /// <https://internals.rust-lang.org/t/stacked-borrows-an-aliasing-model-for-rust/8153/> for
299     /// more details.
300     ///
301     /// For code that is not specific to stacked borrows, you should consider retags to read
302     /// and modify the place in an opaque way.
303     Retag(RetagKind, Box<Place<'tcx>>),
304
305     /// Encodes a user's type ascription. These need to be preserved
306     /// intact so that NLL can respect them. For example:
307     /// ```ignore (illustrative)
308     /// let a: T = y;
309     /// ```
310     /// The effect of this annotation is to relate the type `T_y` of the place `y`
311     /// to the user-given type `T`. The effect depends on the specified variance:
312     ///
313     /// - `Covariant` -- requires that `T_y <: T`
314     /// - `Contravariant` -- requires that `T_y :> T`
315     /// - `Invariant` -- requires that `T_y == T`
316     /// - `Bivariant` -- no effect
317     ///
318     /// When executed at runtime this is a nop.
319     ///
320     /// Disallowed after drop elaboration.
321     AscribeUserType(Box<(Place<'tcx>, UserTypeProjection)>, ty::Variance),
322
323     /// Marks the start of a "coverage region", injected with '-Cinstrument-coverage'. A
324     /// `Coverage` statement carries metadata about the coverage region, used to inject a coverage
325     /// map into the binary. If `Coverage::kind` is a `Counter`, the statement also generates
326     /// executable code, to increment a counter variable at runtime, each time the code region is
327     /// executed.
328     Coverage(Box<Coverage>),
329
330     /// Denotes a call to an intrinsic that does not require an unwind path and always returns.
331     /// This avoids adding a new block and a terminator for simple intrinsics.
332     Intrinsic(Box<NonDivergingIntrinsic<'tcx>>),
333
334     /// No-op. Useful for deleting instructions without affecting statement indices.
335     Nop,
336 }
337
338 #[derive(
339     Clone,
340     TyEncodable,
341     TyDecodable,
342     Debug,
343     PartialEq,
344     Hash,
345     HashStable,
346     TypeFoldable,
347     TypeVisitable
348 )]
349 pub enum NonDivergingIntrinsic<'tcx> {
350     /// Denotes a call to the intrinsic function `assume`.
351     ///
352     /// The operand must be a boolean. Optimizers may use the value of the boolean to backtrack its
353     /// computation to infer information about other variables. So if the boolean came from a
354     /// `x < y` operation, subsequent operations on `x` and `y` could elide various bound checks.
355     /// If the argument is `false`, this operation is equivalent to `TerminatorKind::Unreachable`.
356     Assume(Operand<'tcx>),
357
358     /// Denotes a call to the intrinsic function `copy_nonoverlapping`.
359     ///
360     /// First, all three operands are evaluated. `src` and `dest` must each be a reference, pointer,
361     /// or `Box` pointing to the same type `T`. `count` must evaluate to a `usize`. Then, `src` and
362     /// `dest` are dereferenced, and `count * size_of::<T>()` bytes beginning with the first byte of
363     /// the `src` place are copied to the contiguous range of bytes beginning with the first byte
364     /// of `dest`.
365     ///
366     /// **Needs clarification**: In what order are operands computed and dereferenced? It should
367     /// probably match the order for assignment, but that is also undecided.
368     ///
369     /// **Needs clarification**: Is this typed or not, ie is there a typed load and store involved?
370     /// I vaguely remember Ralf saying somewhere that he thought it should not be.
371     CopyNonOverlapping(CopyNonOverlapping<'tcx>),
372 }
373
374 impl std::fmt::Display for NonDivergingIntrinsic<'_> {
375     fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
376         match self {
377             Self::Assume(op) => write!(f, "assume({op:?})"),
378             Self::CopyNonOverlapping(CopyNonOverlapping { src, dst, count }) => {
379                 write!(f, "copy_nonoverlapping(dst = {dst:?}, src = {src:?}, count = {count:?})")
380             }
381         }
382     }
383 }
384
385 /// Describes what kind of retag is to be performed.
386 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
387 #[rustc_pass_by_value]
388 pub enum RetagKind {
389     /// The initial retag when entering a function.
390     FnEntry,
391     /// Retag preparing for a two-phase borrow.
392     TwoPhase,
393     /// Retagging raw pointers.
394     Raw,
395     /// A "normal" retag.
396     Default,
397 }
398
399 /// The `FakeReadCause` describes the type of pattern why a FakeRead statement exists.
400 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, Hash, HashStable, PartialEq)]
401 pub enum FakeReadCause {
402     /// Inject a fake read of the borrowed input at the end of each guards
403     /// code.
404     ///
405     /// This should ensure that you cannot change the variant for an enum while
406     /// you are in the midst of matching on it.
407     ForMatchGuard,
408
409     /// `let x: !; match x {}` doesn't generate any read of x so we need to
410     /// generate a read of x to check that it is initialized and safe.
411     ///
412     /// If a closure pattern matches a Place starting with an Upvar, then we introduce a
413     /// FakeRead for that Place outside the closure, in such a case this option would be
414     /// Some(closure_def_id).
415     /// Otherwise, the value of the optional LocalDefId will be None.
416     //
417     // We can use LocalDefId here since fake read statements are removed
418     // before codegen in the `CleanupNonCodegenStatements` pass.
419     ForMatchedPlace(Option<LocalDefId>),
420
421     /// A fake read of the RefWithinGuard version of a bind-by-value variable
422     /// in a match guard to ensure that its value hasn't change by the time
423     /// we create the OutsideGuard version.
424     ForGuardBinding,
425
426     /// Officially, the semantics of
427     ///
428     /// `let pattern = <expr>;`
429     ///
430     /// is that `<expr>` is evaluated into a temporary and then this temporary is
431     /// into the pattern.
432     ///
433     /// However, if we see the simple pattern `let var = <expr>`, we optimize this to
434     /// evaluate `<expr>` directly into the variable `var`. This is mostly unobservable,
435     /// but in some cases it can affect the borrow checker, as in #53695.
436     /// Therefore, we insert a "fake read" here to ensure that we get
437     /// appropriate errors.
438     ///
439     /// If a closure pattern matches a Place starting with an Upvar, then we introduce a
440     /// FakeRead for that Place outside the closure, in such a case this option would be
441     /// Some(closure_def_id).
442     /// Otherwise, the value of the optional DefId will be None.
443     ForLet(Option<LocalDefId>),
444
445     /// If we have an index expression like
446     ///
447     /// (*x)[1][{ x = y; 4}]
448     ///
449     /// then the first bounds check is invalidated when we evaluate the second
450     /// index expression. Thus we create a fake borrow of `x` across the second
451     /// indexer, which will cause a borrow check error.
452     ForIndex,
453 }
454
455 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
456 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
457 pub struct Coverage {
458     pub kind: CoverageKind,
459     pub code_region: Option<CodeRegion>,
460 }
461
462 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
463 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
464 pub struct CopyNonOverlapping<'tcx> {
465     pub src: Operand<'tcx>,
466     pub dst: Operand<'tcx>,
467     /// Number of elements to copy from src to dest, not bytes.
468     pub count: Operand<'tcx>,
469 }
470
471 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
472 // Terminators
473
474 /// The various kinds of terminators, representing ways of exiting from a basic block.
475 ///
476 /// A note on unwinding: Panics may occur during the execution of some terminators. Depending on the
477 /// `-C panic` flag, this may either cause the program to abort or the call stack to unwind. Such
478 /// terminators have a `cleanup: Option<BasicBlock>` field on them. If stack unwinding occurs, then
479 /// once the current function is reached, execution continues at the given basic block, if any. If
480 /// `cleanup` is `None` then no cleanup is performed, and the stack continues unwinding. This is
481 /// equivalent to the execution of a `Resume` terminator.
482 ///
483 /// The basic block pointed to by a `cleanup` field must have its `cleanup` flag set. `cleanup`
484 /// basic blocks have a couple restrictions:
485 ///  1. All `cleanup` fields in them must be `None`.
486 ///  2. `Return` terminators are not allowed in them. `Abort` and `Unwind` terminators are.
487 ///  3. All other basic blocks (in the current body) that are reachable from `cleanup` basic blocks
488 ///     must also be `cleanup`. This is a part of the type system and checked statically, so it is
489 ///     still an error to have such an edge in the CFG even if it's known that it won't be taken at
490 ///     runtime.
491 #[derive(Clone, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, PartialEq, TypeFoldable, TypeVisitable)]
492 pub enum TerminatorKind<'tcx> {
493     /// Block has one successor; we continue execution there.
494     Goto { target: BasicBlock },
495
496     /// Switches based on the computed value.
497     ///
498     /// First, evaluates the `discr` operand. The type of the operand must be a signed or unsigned
499     /// integer, char, or bool, and must match the given type. Then, if the list of switch targets
500     /// contains the computed value, continues execution at the associated basic block. Otherwise,
501     /// continues execution at the "otherwise" basic block.
502     ///
503     /// Target values may not appear more than once.
504     SwitchInt {
505         /// The discriminant value being tested.
506         discr: Operand<'tcx>,
507
508         /// The type of value being tested.
509         /// This is always the same as the type of `discr`.
510         /// FIXME: remove this redundant information. Currently, it is relied on by pretty-printing.
511         switch_ty: Ty<'tcx>,
512
513         targets: SwitchTargets,
514     },
515
516     /// Indicates that the landing pad is finished and that the process should continue unwinding.
517     ///
518     /// Like a return, this marks the end of this invocation of the function.
519     ///
520     /// Only permitted in cleanup blocks. `Resume` is not permitted with `-C unwind=abort` after
521     /// deaggregation runs.
522     Resume,
523
524     /// Indicates that the landing pad is finished and that the process should abort.
525     ///
526     /// Used to prevent unwinding for foreign items or with `-C unwind=abort`. Only permitted in
527     /// cleanup blocks.
528     Abort,
529
530     /// Returns from the function.
531     ///
532     /// Like function calls, the exact semantics of returns in Rust are unclear. Returning very
533     /// likely at least assigns the value currently in the return place (`_0`) to the place
534     /// specified in the associated `Call` terminator in the calling function, as if assigned via
535     /// `dest = move _0`. It might additionally do other things, like have side-effects in the
536     /// aliasing model.
537     ///
538     /// If the body is a generator body, this has slightly different semantics; it instead causes a
539     /// `GeneratorState::Returned(_0)` to be created (as if by an `Aggregate` rvalue) and assigned
540     /// to the return place.
541     Return,
542
543     /// Indicates a terminator that can never be reached.
544     ///
545     /// Executing this terminator is UB.
546     Unreachable,
547
548     /// The behavior of this statement differs significantly before and after drop elaboration.
549     /// After drop elaboration, `Drop` executes the drop glue for the specified place, after which
550     /// it continues execution/unwinds at the given basic blocks. It is possible that executing drop
551     /// glue is special - this would be part of Rust's memory model. (**FIXME**: due we have an
552     /// issue tracking if drop glue has any interesting semantics in addition to those of a function
553     /// call?)
554     ///
555     /// `Drop` before drop elaboration is a *conditional* execution of the drop glue. Specifically, the
556     /// `Drop` will be executed if...
557     ///
558     /// **Needs clarification**: End of that sentence. This in effect should document the exact
559     /// behavior of drop elaboration. The following sounds vaguely right, but I'm not quite sure:
560     ///
561     /// > The drop glue is executed if, among all statements executed within this `Body`, an assignment to
562     /// > the place or one of its "parents" occurred more recently than a move out of it. This does not
563     /// > consider indirect assignments.
564     Drop { place: Place<'tcx>, target: BasicBlock, unwind: Option<BasicBlock> },
565
566     /// Drops the place and assigns a new value to it.
567     ///
568     /// This first performs the exact same operation as the pre drop-elaboration `Drop` terminator;
569     /// it then additionally assigns the `value` to the `place` as if by an assignment statement.
570     /// This assignment occurs both in the unwind and the regular code paths. The semantics are best
571     /// explained by the elaboration:
572     ///
573     /// ```ignore (MIR)
574     /// BB0 {
575     ///   DropAndReplace(P <- V, goto BB1, unwind BB2)
576     /// }
577     /// ```
578     ///
579     /// becomes
580     ///
581     /// ```ignore (MIR)
582     /// BB0 {
583     ///   Drop(P, goto BB1, unwind BB2)
584     /// }
585     /// BB1 {
586     ///   // P is now uninitialized
587     ///   P <- V
588     /// }
589     /// BB2 {
590     ///   // P is now uninitialized -- its dtor panicked
591     ///   P <- V
592     /// }
593     /// ```
594     ///
595     /// Disallowed after drop elaboration.
596     DropAndReplace {
597         place: Place<'tcx>,
598         value: Operand<'tcx>,
599         target: BasicBlock,
600         unwind: Option<BasicBlock>,
601     },
602
603     /// Roughly speaking, evaluates the `func` operand and the arguments, and starts execution of
604     /// the referred to function. The operand types must match the argument types of the function.
605     /// The return place type must match the return type. The type of the `func` operand must be
606     /// callable, meaning either a function pointer, a function type, or a closure type.
607     ///
608     /// **Needs clarification**: The exact semantics of this. Current backends rely on `move`
609     /// operands not aliasing the return place. It is unclear how this is justified in MIR, see
610     /// [#71117].
611     ///
612     /// [#71117]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/71117
613     Call {
614         /// The function that’s being called.
615         func: Operand<'tcx>,
616         /// Arguments the function is called with.
617         /// These are owned by the callee, which is free to modify them.
618         /// This allows the memory occupied by "by-value" arguments to be
619         /// reused across function calls without duplicating the contents.
620         args: Vec<Operand<'tcx>>,
621         /// Where the returned value will be written
622         destination: Place<'tcx>,
623         /// Where to go after this call returns. If none, the call necessarily diverges.
624         target: Option<BasicBlock>,
625         /// Cleanups to be done if the call unwinds.
626         cleanup: Option<BasicBlock>,
627         /// `true` if this is from a call in HIR rather than from an overloaded
628         /// operator. True for overloaded function call.
629         from_hir_call: bool,
630         /// This `Span` is the span of the function, without the dot and receiver
631         /// (e.g. `foo(a, b)` in `x.foo(a, b)`
632         fn_span: Span,
633     },
634
635     /// Evaluates the operand, which must have type `bool`. If it is not equal to `expected`,
636     /// initiates a panic. Initiating a panic corresponds to a `Call` terminator with some
637     /// unspecified constant as the function to call, all the operands stored in the `AssertMessage`
638     /// as parameters, and `None` for the destination. Keep in mind that the `cleanup` path is not
639     /// necessarily executed even in the case of a panic, for example in `-C panic=abort`. If the
640     /// assertion does not fail, execution continues at the specified basic block.
641     Assert {
642         cond: Operand<'tcx>,
643         expected: bool,
644         msg: AssertMessage<'tcx>,
645         target: BasicBlock,
646         cleanup: Option<BasicBlock>,
647     },
648
649     /// Marks a suspend point.
650     ///
651     /// Like `Return` terminators in generator bodies, this computes `value` and then a
652     /// `GeneratorState::Yielded(value)` as if by `Aggregate` rvalue. That value is then assigned to
653     /// the return place of the function calling this one, and execution continues in the calling
654     /// function. When next invoked with the same first argument, execution of this function
655     /// continues at the `resume` basic block, with the second argument written to the `resume_arg`
656     /// place. If the generator is dropped before then, the `drop` basic block is invoked.
657     ///
658     /// Not permitted in bodies that are not generator bodies, or after generator lowering.
659     ///
660     /// **Needs clarification**: What about the evaluation order of the `resume_arg` and `value`?
661     Yield {
662         /// The value to return.
663         value: Operand<'tcx>,
664         /// Where to resume to.
665         resume: BasicBlock,
666         /// The place to store the resume argument in.
667         resume_arg: Place<'tcx>,
668         /// Cleanup to be done if the generator is dropped at this suspend point.
669         drop: Option<BasicBlock>,
670     },
671
672     /// Indicates the end of dropping a generator.
673     ///
674     /// Semantically just a `return` (from the generators drop glue). Only permitted in the same situations
675     /// as `yield`.
676     ///
677     /// **Needs clarification**: Is that even correct? The generator drop code is always confusing
678     /// to me, because it's not even really in the current body.
679     ///
680     /// **Needs clarification**: Are there type system constraints on these terminators? Should
681     /// there be a "block type" like `cleanup` blocks for them?
682     GeneratorDrop,
683
684     /// A block where control flow only ever takes one real path, but borrowck needs to be more
685     /// conservative.
686     ///
687     /// At runtime this is semantically just a goto.
688     ///
689     /// Disallowed after drop elaboration.
690     FalseEdge {
691         /// The target normal control flow will take.
692         real_target: BasicBlock,
693         /// A block control flow could conceptually jump to, but won't in
694         /// practice.
695         imaginary_target: BasicBlock,
696     },
697
698     /// A terminator for blocks that only take one path in reality, but where we reserve the right
699     /// to unwind in borrowck, even if it won't happen in practice. This can arise in infinite loops
700     /// with no function calls for example.
701     ///
702     /// At runtime this is semantically just a goto.
703     ///
704     /// Disallowed after drop elaboration.
705     FalseUnwind {
706         /// The target normal control flow will take.
707         real_target: BasicBlock,
708         /// The imaginary cleanup block link. This particular path will never be taken
709         /// in practice, but in order to avoid fragility we want to always
710         /// consider it in borrowck. We don't want to accept programs which
711         /// pass borrowck only when `panic=abort` or some assertions are disabled
712         /// due to release vs. debug mode builds. This needs to be an `Option` because
713         /// of the `remove_noop_landing_pads` and `abort_unwinding_calls` passes.
714         unwind: Option<BasicBlock>,
715     },
716
717     /// Block ends with an inline assembly block. This is a terminator since
718     /// inline assembly is allowed to diverge.
719     InlineAsm {
720         /// The template for the inline assembly, with placeholders.
721         template: &'tcx [InlineAsmTemplatePiece],
722
723         /// The operands for the inline assembly, as `Operand`s or `Place`s.
724         operands: Vec<InlineAsmOperand<'tcx>>,
725
726         /// Miscellaneous options for the inline assembly.
727         options: InlineAsmOptions,
728
729         /// Source spans for each line of the inline assembly code. These are
730         /// used to map assembler errors back to the line in the source code.
731         line_spans: &'tcx [Span],
732
733         /// Destination block after the inline assembly returns, unless it is
734         /// diverging (InlineAsmOptions::NORETURN).
735         destination: Option<BasicBlock>,
736
737         /// Cleanup to be done if the inline assembly unwinds. This is present
738         /// if and only if InlineAsmOptions::MAY_UNWIND is set.
739         cleanup: Option<BasicBlock>,
740     },
741 }
742
743 /// Information about an assertion failure.
744 #[derive(Clone, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, PartialEq, TypeFoldable, TypeVisitable)]
745 pub enum AssertKind<O> {
746     BoundsCheck { len: O, index: O },
747     Overflow(BinOp, O, O),
748     OverflowNeg(O),
749     DivisionByZero(O),
750     RemainderByZero(O),
751     ResumedAfterReturn(GeneratorKind),
752     ResumedAfterPanic(GeneratorKind),
753 }
754
755 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
756 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
757 pub enum InlineAsmOperand<'tcx> {
758     In {
759         reg: InlineAsmRegOrRegClass,
760         value: Operand<'tcx>,
761     },
762     Out {
763         reg: InlineAsmRegOrRegClass,
764         late: bool,
765         place: Option<Place<'tcx>>,
766     },
767     InOut {
768         reg: InlineAsmRegOrRegClass,
769         late: bool,
770         in_value: Operand<'tcx>,
771         out_place: Option<Place<'tcx>>,
772     },
773     Const {
774         value: Box<Constant<'tcx>>,
775     },
776     SymFn {
777         value: Box<Constant<'tcx>>,
778     },
779     SymStatic {
780         def_id: DefId,
781     },
782 }
783
784 /// Type for MIR `Assert` terminator error messages.
785 pub type AssertMessage<'tcx> = AssertKind<Operand<'tcx>>;
786
787 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
788 // Places
789
790 /// Places roughly correspond to a "location in memory." Places in MIR are the same mathematical
791 /// object as places in Rust. This of course means that what exactly they are is undecided and part
792 /// of the Rust memory model. However, they will likely contain at least the following pieces of
793 /// information in some form:
794 ///
795 ///  1. The address in memory that the place refers to.
796 ///  2. The provenance with which the place is being accessed.
797 ///  3. The type of the place and an optional variant index. See [`PlaceTy`][super::tcx::PlaceTy].
798 ///  4. Optionally, some metadata. This exists if and only if the type of the place is not `Sized`.
799 ///
800 /// We'll give a description below of how all pieces of the place except for the provenance are
801 /// calculated. We cannot give a description of the provenance, because that is part of the
802 /// undecided aliasing model - we only include it here at all to acknowledge its existence.
803 ///
804 /// Each local naturally corresponds to the place `Place { local, projection: [] }`. This place has
805 /// the address of the local's allocation and the type of the local.
806 ///
807 /// **Needs clarification:** Unsized locals seem to present a bit of an issue. Their allocation
808 /// can't actually be created on `StorageLive`, because it's unclear how big to make the allocation.
809 /// Furthermore, MIR produces assignments to unsized locals, although that is not permitted under
810 /// `#![feature(unsized_locals)]` in Rust. Besides just putting "unsized locals are special and
811 /// different" in a bunch of places, I (JakobDegen) don't know how to incorporate this behavior into
812 /// the current MIR semantics in a clean way - possibly this needs some design work first.
813 ///
814 /// For places that are not locals, ie they have a non-empty list of projections, we define the
815 /// values as a function of the parent place, that is the place with its last [`ProjectionElem`]
816 /// stripped. The way this is computed of course depends on the kind of that last projection
817 /// element:
818 ///
819 ///  - [`Downcast`](ProjectionElem::Downcast): This projection sets the place's variant index to the
820 ///    given one, and makes no other changes. A `Downcast` projection on a place with its variant
821 ///    index already set is not well-formed.
822 ///  - [`Field`](ProjectionElem::Field): `Field` projections take their parent place and create a
823 ///    place referring to one of the fields of the type. The resulting address is the parent
824 ///    address, plus the offset of the field. The type becomes the type of the field. If the parent
825 ///    was unsized and so had metadata associated with it, then the metadata is retained if the
826 ///    field is unsized and thrown out if it is sized.
827 ///
828 ///    These projections are only legal for tuples, ADTs, closures, and generators. If the ADT or
829 ///    generator has more than one variant, the parent place's variant index must be set, indicating
830 ///    which variant is being used. If it has just one variant, the variant index may or may not be
831 ///    included - the single possible variant is inferred if it is not included.
832 ///  - [`ConstantIndex`](ProjectionElem::ConstantIndex): Computes an offset in units of `T` into the
833 ///    place as described in the documentation for the `ProjectionElem`. The resulting address is
834 ///    the parent's address plus that offset, and the type is `T`. This is only legal if the parent
835 ///    place has type `[T;  N]` or `[T]` (*not* `&[T]`). Since such a `T` is always sized, any
836 ///    resulting metadata is thrown out.
837 ///  - [`Subslice`](ProjectionElem::Subslice): This projection calculates an offset and a new
838 ///    address in a similar manner as `ConstantIndex`. It is also only legal on `[T; N]` and `[T]`.
839 ///    However, this yields a `Place` of type `[T]`, and additionally sets the metadata to be the
840 ///    length of the subslice.
841 ///  - [`Index`](ProjectionElem::Index): Like `ConstantIndex`, only legal on `[T; N]` or `[T]`.
842 ///    However, `Index` additionally takes a local from which the value of the index is computed at
843 ///    runtime. Computing the value of the index involves interpreting the `Local` as a
844 ///    `Place { local, projection: [] }`, and then computing its value as if done via
845 ///    [`Operand::Copy`]. The array/slice is then indexed with the resulting value. The local must
846 ///    have type `usize`.
847 ///  - [`Deref`](ProjectionElem::Deref): Derefs are the last type of projection, and the most
848 ///    complicated. They are only legal on parent places that are references, pointers, or `Box`. A
849 ///    `Deref` projection begins by loading a value from the parent place, as if by
850 ///    [`Operand::Copy`]. It then dereferences the resulting pointer, creating a place of the
851 ///    pointee's type. The resulting address is the address that was stored in the pointer. If the
852 ///    pointee type is unsized, the pointer additionally stored the value of the metadata.
853 ///
854 /// Computing a place may cause UB. One possibility is that the pointer used for a `Deref` may not
855 /// be suitably aligned. Another possibility is that the place is not in bounds, meaning it does not
856 /// point to an actual allocation.
857 ///
858 /// However, if this is actually UB and when the UB kicks in is undecided. This is being discussed
859 /// in [UCG#319]. The options include that every place must obey those rules, that only some places
860 /// must obey them, or that places impose no rules of their own.
861 ///
862 /// [UCG#319]: https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/issues/319
863 ///
864 /// Rust currently requires that every place obey those two rules. This is checked by MIRI and taken
865 /// advantage of by codegen (via `gep inbounds`). That is possibly subject to change.
866 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
867 pub struct Place<'tcx> {
868     pub local: Local,
869
870     /// projection out of a place (access a field, deref a pointer, etc)
871     pub projection: &'tcx List<PlaceElem<'tcx>>,
872 }
873
874 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
875 #[derive(TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
876 pub enum ProjectionElem<V, T> {
877     Deref,
878     Field(Field, T),
879     /// Index into a slice/array.
880     ///
881     /// Note that this does not also dereference, and so it does not exactly correspond to slice
882     /// indexing in Rust. In other words, in the below Rust code:
883     ///
884     /// ```rust
885     /// let x = &[1, 2, 3, 4];
886     /// let i = 2;
887     /// x[i];
888     /// ```
889     ///
890     /// The `x[i]` is turned into a `Deref` followed by an `Index`, not just an `Index`. The same
891     /// thing is true of the `ConstantIndex` and `Subslice` projections below.
892     Index(V),
893
894     /// These indices are generated by slice patterns. Easiest to explain
895     /// by example:
896     ///
897     /// ```ignore (illustrative)
898     /// [X, _, .._, _, _] => { offset: 0, min_length: 4, from_end: false },
899     /// [_, X, .._, _, _] => { offset: 1, min_length: 4, from_end: false },
900     /// [_, _, .._, X, _] => { offset: 2, min_length: 4, from_end: true },
901     /// [_, _, .._, _, X] => { offset: 1, min_length: 4, from_end: true },
902     /// ```
903     ConstantIndex {
904         /// index or -index (in Python terms), depending on from_end
905         offset: u64,
906         /// The thing being indexed must be at least this long. For arrays this
907         /// is always the exact length.
908         min_length: u64,
909         /// Counting backwards from end? This is always false when indexing an
910         /// array.
911         from_end: bool,
912     },
913
914     /// These indices are generated by slice patterns.
915     ///
916     /// If `from_end` is true `slice[from..slice.len() - to]`.
917     /// Otherwise `array[from..to]`.
918     Subslice {
919         from: u64,
920         to: u64,
921         /// Whether `to` counts from the start or end of the array/slice.
922         /// For `PlaceElem`s this is `true` if and only if the base is a slice.
923         /// For `ProjectionKind`, this can also be `true` for arrays.
924         from_end: bool,
925     },
926
927     /// "Downcast" to a variant of an enum or a generator.
928     ///
929     /// The included Symbol is the name of the variant, used for printing MIR.
930     Downcast(Option<Symbol>, VariantIdx),
931 }
932
933 /// Alias for projections as they appear in places, where the base is a place
934 /// and the index is a local.
935 pub type PlaceElem<'tcx> = ProjectionElem<Local, Ty<'tcx>>;
936
937 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
938 // Operands
939
940 /// An operand in MIR represents a "value" in Rust, the definition of which is undecided and part of
941 /// the memory model. One proposal for a definition of values can be found [on UCG][value-def].
942 ///
943 /// [value-def]: https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/blob/master/wip/value-domain.md
944 ///
945 /// The most common way to create values is via loading a place. Loading a place is an operation
946 /// which reads the memory of the place and converts it to a value. This is a fundamentally *typed*
947 /// operation. The nature of the value produced depends on the type of the conversion. Furthermore,
948 /// there may be other effects: if the type has a validity constraint loading the place might be UB
949 /// if the validity constraint is not met.
950 ///
951 /// **Needs clarification:** Ralf proposes that loading a place not have side-effects.
952 /// This is what is implemented in miri today. Are these the semantics we want for MIR? Is this
953 /// something we can even decide without knowing more about Rust's memory model?
954 ///
955 /// **Needs clarifiation:** Is loading a place that has its variant index set well-formed? Miri
956 /// currently implements it, but it seems like this may be something to check against in the
957 /// validator.
958 #[derive(Clone, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
959 pub enum Operand<'tcx> {
960     /// Creates a value by loading the given place.
961     ///
962     /// Before drop elaboration, the type of the place must be `Copy`. After drop elaboration there
963     /// is no such requirement.
964     Copy(Place<'tcx>),
965
966     /// Creates a value by performing loading the place, just like the `Copy` operand.
967     ///
968     /// This *may* additionally overwrite the place with `uninit` bytes, depending on how we decide
969     /// in [UCG#188]. You should not emit MIR that may attempt a subsequent second load of this
970     /// place without first re-initializing it.
971     ///
972     /// [UCG#188]: https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/issues/188
973     Move(Place<'tcx>),
974
975     /// Constants are already semantically values, and remain unchanged.
976     Constant(Box<Constant<'tcx>>),
977 }
978
979 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
980 // Rvalues
981
982 /// The various kinds of rvalues that can appear in MIR.
983 ///
984 /// Not all of these are allowed at every [`MirPhase`] - when this is the case, it's stated below.
985 ///
986 /// Computing any rvalue begins by evaluating the places and operands in some order (**Needs
987 /// clarification**: Which order?). These are then used to produce a "value" - the same kind of
988 /// value that an [`Operand`] produces.
989 #[derive(Clone, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, PartialEq, TypeFoldable, TypeVisitable)]
990 pub enum Rvalue<'tcx> {
991     /// Yields the operand unchanged
992     Use(Operand<'tcx>),
993
994     /// Creates an array where each element is the value of the operand.
995     ///
996     /// This is the cause of a bug in the case where the repetition count is zero because the value
997     /// is not dropped, see [#74836].
998     ///
999     /// Corresponds to source code like `[x; 32]`.
1000     ///
1001     /// [#74836]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/74836
1002     Repeat(Operand<'tcx>, ty::Const<'tcx>),
1003
1004     /// Creates a reference of the indicated kind to the place.
1005     ///
1006     /// There is not much to document here, because besides the obvious parts the semantics of this
1007     /// are essentially entirely a part of the aliasing model. There are many UCG issues discussing
1008     /// exactly what the behavior of this operation should be.
1009     ///
1010     /// `Shallow` borrows are disallowed after drop lowering.
1011     Ref(Region<'tcx>, BorrowKind, Place<'tcx>),
1012
1013     /// Creates a pointer/reference to the given thread local.
1014     ///
1015     /// The yielded type is a `*mut T` if the static is mutable, otherwise if the static is extern a
1016     /// `*const T`, and if neither of those apply a `&T`.
1017     ///
1018     /// **Note:** This is a runtime operation that actually executes code and is in this sense more
1019     /// like a function call. Also, eliminating dead stores of this rvalue causes `fn main() {}` to
1020     /// SIGILL for some reason that I (JakobDegen) never got a chance to look into.
1021     ///
1022     /// **Needs clarification**: Are there weird additional semantics here related to the runtime
1023     /// nature of this operation?
1024     ThreadLocalRef(DefId),
1025
1026     /// Creates a pointer with the indicated mutability to the place.
1027     ///
1028     /// This is generated by pointer casts like `&v as *const _` or raw address of expressions like
1029     /// `&raw v` or `addr_of!(v)`.
1030     ///
1031     /// Like with references, the semantics of this operation are heavily dependent on the aliasing
1032     /// model.
1033     AddressOf(Mutability, Place<'tcx>),
1034
1035     /// Yields the length of the place, as a `usize`.
1036     ///
1037     /// If the type of the place is an array, this is the array length. For slices (`[T]`, not
1038     /// `&[T]`) this accesses the place's metadata to determine the length. This rvalue is
1039     /// ill-formed for places of other types.
1040     Len(Place<'tcx>),
1041
1042     /// Performs essentially all of the casts that can be performed via `as`.
1043     ///
1044     /// This allows for casts from/to a variety of types.
1045     ///
1046     /// **FIXME**: Document exactly which `CastKind`s allow which types of casts. Figure out why
1047     /// `ArrayToPointer` and `MutToConstPointer` are special.
1048     Cast(CastKind, Operand<'tcx>, Ty<'tcx>),
1049
1050     /// * `Offset` has the same semantics as [`offset`](pointer::offset), except that the second
1051     ///   parameter may be a `usize` as well.
1052     /// * The comparison operations accept `bool`s, `char`s, signed or unsigned integers, floats,
1053     ///   raw pointers, or function pointers and return a `bool`. The types of the operands must be
1054     ///   matching, up to the usual caveat of the lifetimes in function pointers.
1055     /// * Left and right shift operations accept signed or unsigned integers not necessarily of the
1056     ///   same type and return a value of the same type as their LHS. Like in Rust, the RHS is
1057     ///   truncated as needed.
1058     /// * The `Bit*` operations accept signed integers, unsigned integers, or bools with matching
1059     ///   types and return a value of that type.
1060     /// * The remaining operations accept signed integers, unsigned integers, or floats with
1061     ///   matching types and return a value of that type.
1062     BinaryOp(BinOp, Box<(Operand<'tcx>, Operand<'tcx>)>),
1063
1064     /// Same as `BinaryOp`, but yields `(T, bool)` with a `bool` indicating an error condition.
1065     ///
1066     /// When overflow checking is disabled and we are generating run-time code, the error condition
1067     /// is false. Otherwise, and always during CTFE, the error condition is determined as described
1068     /// below.
1069     ///
1070     /// For addition, subtraction, and multiplication on integers the error condition is set when
1071     /// the infinite precision result would be unequal to the actual result.
1072     ///
1073     /// For shift operations on integers the error condition is set when the value of right-hand
1074     /// side is greater than or equal to the number of bits in the type of the left-hand side, or
1075     /// when the value of right-hand side is negative.
1076     ///
1077     /// Other combinations of types and operators are unsupported.
1078     CheckedBinaryOp(BinOp, Box<(Operand<'tcx>, Operand<'tcx>)>),
1079
1080     /// Computes a value as described by the operation.
1081     NullaryOp(NullOp, Ty<'tcx>),
1082
1083     /// Exactly like `BinaryOp`, but less operands.
1084     ///
1085     /// Also does two's-complement arithmetic. Negation requires a signed integer or a float;
1086     /// bitwise not requires a signed integer, unsigned integer, or bool. Both operation kinds
1087     /// return a value with the same type as their operand.
1088     UnaryOp(UnOp, Operand<'tcx>),
1089
1090     /// Computes the discriminant of the place, returning it as an integer of type
1091     /// [`discriminant_ty`]. Returns zero for types without discriminant.
1092     ///
1093     /// The validity requirements for the underlying value are undecided for this rvalue, see
1094     /// [#91095]. Note too that the value of the discriminant is not the same thing as the
1095     /// variant index; use [`discriminant_for_variant`] to convert.
1096     ///
1097     /// [`discriminant_ty`]: crate::ty::Ty::discriminant_ty
1098     /// [#91095]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/91095
1099     /// [`discriminant_for_variant`]: crate::ty::Ty::discriminant_for_variant
1100     Discriminant(Place<'tcx>),
1101
1102     /// Creates an aggregate value, like a tuple or struct.
1103     ///
1104     /// This is needed because dataflow analysis needs to distinguish
1105     /// `dest = Foo { x: ..., y: ... }` from `dest.x = ...; dest.y = ...;` in the case that `Foo`
1106     /// has a destructor.
1107     ///
1108     /// Disallowed after deaggregation for all aggregate kinds except `Array` and `Generator`. After
1109     /// generator lowering, `Generator` aggregate kinds are disallowed too.
1110     Aggregate(Box<AggregateKind<'tcx>>, Vec<Operand<'tcx>>),
1111
1112     /// Transmutes a `*mut u8` into shallow-initialized `Box<T>`.
1113     ///
1114     /// This is different from a normal transmute because dataflow analysis will treat the box as
1115     /// initialized but its content as uninitialized. Like other pointer casts, this in general
1116     /// affects alias analysis.
1117     ShallowInitBox(Operand<'tcx>, Ty<'tcx>),
1118
1119     /// A CopyForDeref is equivalent to a read from a place at the
1120     /// codegen level, but is treated specially by drop elaboration. When such a read happens, it
1121     /// is guaranteed (via nature of the mir_opt `Derefer` in rustc_mir_transform/src/deref_separator)
1122     /// that the only use of the returned value is a deref operation, immediately
1123     /// followed by one or more projections. Drop elaboration treats this rvalue as if the
1124     /// read never happened and just projects further. This allows simplifying various MIR
1125     /// optimizations and codegen backends that previously had to handle deref operations anywhere
1126     /// in a place.
1127     CopyForDeref(Place<'tcx>),
1128 }
1129
1130 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1131 pub enum CastKind {
1132     /// An exposing pointer to address cast. A cast between a pointer and an integer type, or
1133     /// between a function pointer and an integer type.
1134     /// See the docs on `expose_addr` for more details.
1135     PointerExposeAddress,
1136     /// An address-to-pointer cast that picks up an exposed provenance.
1137     /// See the docs on `from_exposed_addr` for more details.
1138     PointerFromExposedAddress,
1139     /// All sorts of pointer-to-pointer casts. Note that reference-to-raw-ptr casts are
1140     /// translated into `&raw mut/const *r`, i.e., they are not actually casts.
1141     Pointer(PointerCast),
1142     /// Cast into a dyn* object.
1143     DynStar,
1144     /// Remaining unclassified casts.
1145     Misc,
1146 }
1147
1148 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1149 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
1150 pub enum AggregateKind<'tcx> {
1151     /// The type is of the element
1152     Array(Ty<'tcx>),
1153     Tuple,
1154
1155     /// The second field is the variant index. It's equal to 0 for struct
1156     /// and union expressions. The fourth field is
1157     /// active field number and is present only for union expressions
1158     /// -- e.g., for a union expression `SomeUnion { c: .. }`, the
1159     /// active field index would identity the field `c`
1160     Adt(DefId, VariantIdx, SubstsRef<'tcx>, Option<UserTypeAnnotationIndex>, Option<usize>),
1161
1162     // Note: We can use LocalDefId since closures and generators a deaggregated
1163     // before codegen.
1164     Closure(LocalDefId, SubstsRef<'tcx>),
1165     Generator(LocalDefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
1166 }
1167
1168 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1169 pub enum NullOp {
1170     /// Returns the size of a value of that type
1171     SizeOf,
1172     /// Returns the minimum alignment of a type
1173     AlignOf,
1174 }
1175
1176 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1177 pub enum UnOp {
1178     /// The `!` operator for logical inversion
1179     Not,
1180     /// The `-` operator for negation
1181     Neg,
1182 }
1183
1184 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, PartialOrd, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1185 pub enum BinOp {
1186     /// The `+` operator (addition)
1187     Add,
1188     /// The `-` operator (subtraction)
1189     Sub,
1190     /// The `*` operator (multiplication)
1191     Mul,
1192     /// The `/` operator (division)
1193     ///
1194     /// Division by zero is UB, because the compiler should have inserted checks
1195     /// prior to this.
1196     Div,
1197     /// The `%` operator (modulus)
1198     ///
1199     /// Using zero as the modulus (second operand) is UB, because the compiler
1200     /// should have inserted checks prior to this.
1201     Rem,
1202     /// The `^` operator (bitwise xor)
1203     BitXor,
1204     /// The `&` operator (bitwise and)
1205     BitAnd,
1206     /// The `|` operator (bitwise or)
1207     BitOr,
1208     /// The `<<` operator (shift left)
1209     ///
1210     /// The offset is truncated to the size of the first operand before shifting.
1211     Shl,
1212     /// The `>>` operator (shift right)
1213     ///
1214     /// The offset is truncated to the size of the first operand before shifting.
1215     Shr,
1216     /// The `==` operator (equality)
1217     Eq,
1218     /// The `<` operator (less than)
1219     Lt,
1220     /// The `<=` operator (less than or equal to)
1221     Le,
1222     /// The `!=` operator (not equal to)
1223     Ne,
1224     /// The `>=` operator (greater than or equal to)
1225     Ge,
1226     /// The `>` operator (greater than)
1227     Gt,
1228     /// The `ptr.offset` operator
1229     Offset,
1230 }
1231
1232 // Some nodes are used a lot. Make sure they don't unintentionally get bigger.
1233 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
1234 mod size_asserts {
1235     use super::*;
1236     // These are in alphabetical order, which is easy to maintain.
1237     #[cfg(not(bootstrap))]
1238     static_assert_size!(AggregateKind<'_>, 40);
1239     static_assert_size!(Operand<'_>, 24);
1240     static_assert_size!(Place<'_>, 16);
1241     static_assert_size!(PlaceElem<'_>, 24);
1242     static_assert_size!(Rvalue<'_>, 40);
1243 }