]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/mir/syntax.rs
Rollup merge of #105559 - mkroening:install-llvm-tools, r=Mark-Simulacrum
[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::traits::Reveal;
10 use crate::ty::adjustment::PointerCast;
11 use crate::ty::subst::SubstsRef;
12 use crate::ty::{self, List, Ty};
13 use crate::ty::{Region, UserTypeAnnotationIndex};
14
15 use rustc_ast::{InlineAsmOptions, InlineAsmTemplatePiece};
16 use rustc_hir::def_id::DefId;
17 use rustc_hir::{self as hir};
18 use rustc_hir::{self, GeneratorKind};
19 use rustc_target::abi::VariantIdx;
20
21 use rustc_ast::Mutability;
22 use rustc_span::def_id::LocalDefId;
23 use rustc_span::symbol::Symbol;
24 use rustc_span::Span;
25 use rustc_target::asm::InlineAsmRegOrRegClass;
26
27 /// Represents the "flavors" of MIR.
28 ///
29 /// All flavors of MIR use the same data structure, but there are some important differences. These
30 /// differences come in two forms: Dialects and phases.
31 ///
32 /// Dialects represent a stronger distinction than phases. This is because the transitions between
33 /// dialects are semantic changes, and therefore technically *lowerings* between distinct IRs. In
34 /// other words, the same [`Body`](crate::mir::Body) might be well-formed for multiple dialects, but
35 /// have different semantic meaning and different behavior at runtime.
36 ///
37 /// Each dialect additionally has a number of phases. However, phase changes never involve semantic
38 /// changes. If some MIR is well-formed both before and after a phase change, it is also guaranteed
39 /// that it has the same semantic meaning. In this sense, phase changes can only add additional
40 /// restrictions on what MIR is well-formed.
41 ///
42 /// When adding phases, remember to update [`MirPhase::phase_index`].
43 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
44 #[derive(HashStable)]
45 pub enum MirPhase {
46     /// The MIR that is generated by MIR building.
47     ///
48     /// The only things that operate on this dialect are unsafeck, the various MIR lints, and const
49     /// qualifs.
50     ///
51     /// This has no distinct phases.
52     Built,
53     /// The MIR used for most analysis.
54     ///
55     /// The only semantic change between analysis and built MIR is constant promotion. In built MIR,
56     /// sequences of statements that would generally be subject to constant promotion are
57     /// semantically constants, while in analysis MIR all constants are explicit.
58     ///
59     /// The result of const promotion is available from the `mir_promoted` and `promoted_mir` queries.
60     ///
61     /// This is the version of MIR used by borrowck and friends.
62     Analysis(AnalysisPhase),
63     /// The MIR used for CTFE, optimizations, and codegen.
64     ///
65     /// The semantic changes that occur in the lowering from analysis to runtime MIR are as follows:
66     ///
67     ///  - Drops: In analysis MIR, `Drop` terminators represent *conditional* drops; roughly speaking,
68     ///    if dataflow analysis determines that the place being dropped is uninitialized, the drop will
69     ///    not be executed. The exact semantics of this aren't written down anywhere, which means they
70     ///    are essentially "what drop elaboration does." In runtime MIR, the drops are unconditional;
71     ///    when a `Drop` terminator is reached, if the type has drop glue that drop glue is always
72     ///    executed. This may be UB if the underlying place is not initialized.
73     ///  - Packed drops: Places might in general be misaligned - in most cases this is UB, the exception
74     ///    is fields of packed structs. In analysis MIR, `Drop(P)` for a `P` that might be misaligned
75     ///    for this reason implicitly moves `P` to a temporary before dropping. Runtime MIR has no such
76     ///    rules, and dropping a misaligned place is simply UB.
77     ///  - Unwinding: in analysis MIR, unwinding from a function which may not unwind aborts. In runtime
78     ///    MIR, this is UB.
79     ///  - Retags: If `-Zmir-emit-retag` is enabled, analysis MIR has "implicit" retags in the same way
80     ///    that Rust itself has them. Where exactly these are is generally subject to change, and so we
81     ///    don't document this here. Runtime MIR has all retags explicit.
82     ///  - Generator bodies: In analysis MIR, locals may actually be behind a pointer that user code has
83     ///    access to. This occurs in generator bodies. Such locals do not behave like other locals,
84     ///    because they eg may be aliased in surprising ways. Runtime MIR has no such special locals -
85     ///    all generator bodies are lowered and so all places that look like locals really are locals.
86     ///
87     /// Also note that the lint pass which reports eg `200_u8 + 200_u8` as an error is run as a part
88     /// of analysis to runtime MIR lowering. To ensure lints are reported reliably, this means that
89     /// transformations which may suppress such errors should not run on analysis MIR.
90     Runtime(RuntimePhase),
91 }
92
93 impl MirPhase {
94     pub fn name(&self) -> &'static str {
95         match *self {
96             MirPhase::Built => "built",
97             MirPhase::Analysis(AnalysisPhase::Initial) => "analysis",
98             MirPhase::Analysis(AnalysisPhase::PostCleanup) => "analysis-post-cleanup",
99             MirPhase::Runtime(RuntimePhase::Initial) => "runtime",
100             MirPhase::Runtime(RuntimePhase::PostCleanup) => "runtime-post-cleanup",
101             MirPhase::Runtime(RuntimePhase::Optimized) => "runtime-optimized",
102         }
103     }
104
105     pub fn reveal(&self) -> Reveal {
106         match *self {
107             MirPhase::Built | MirPhase::Analysis(_) => Reveal::UserFacing,
108             MirPhase::Runtime(_) => Reveal::All,
109         }
110     }
111 }
112
113 /// See [`MirPhase::Analysis`].
114 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
115 #[derive(HashStable)]
116 pub enum AnalysisPhase {
117     Initial = 0,
118     /// Beginning in this phase, the following variants are disallowed:
119     /// * [`TerminatorKind::FalseUnwind`]
120     /// * [`TerminatorKind::FalseEdge`]
121     /// * [`StatementKind::FakeRead`]
122     /// * [`StatementKind::AscribeUserType`]
123     /// * [`Rvalue::Ref`] with `BorrowKind::Shallow`
124     ///
125     /// Furthermore, `Deref` projections must be the first projection within any place (if they
126     /// appear at all)
127     PostCleanup = 1,
128 }
129
130 /// See [`MirPhase::Runtime`].
131 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
132 #[derive(HashStable)]
133 pub enum RuntimePhase {
134     /// In addition to the semantic changes, beginning with this phase, the following variants are
135     /// disallowed:
136     /// * [`TerminatorKind::DropAndReplace`]
137     /// * [`TerminatorKind::Yield`]
138     /// * [`TerminatorKind::GeneratorDrop`]
139     /// * [`Rvalue::Aggregate`] for any `AggregateKind` except `Array`
140     ///
141     /// And the following variants are allowed:
142     /// * [`StatementKind::Retag`]
143     /// * [`StatementKind::SetDiscriminant`]
144     /// * [`StatementKind::Deinit`]
145     ///
146     /// Furthermore, `Copy` operands are allowed for non-`Copy` types.
147     Initial = 0,
148     /// Beginning with this phase, the following variant is disallowed:
149     /// * [`ProjectionElem::Deref`] of `Box`
150     PostCleanup = 1,
151     Optimized = 2,
152 }
153
154 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
155 // Borrow kinds
156
157 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, TyEncodable, TyDecodable)]
158 #[derive(Hash, HashStable)]
159 pub enum BorrowKind {
160     /// Data must be immutable and is aliasable.
161     Shared,
162
163     /// The immediately borrowed place must be immutable, but projections from
164     /// it don't need to be. For example, a shallow borrow of `a.b` doesn't
165     /// conflict with a mutable borrow of `a.b.c`.
166     ///
167     /// This is used when lowering matches: when matching on a place we want to
168     /// ensure that place have the same value from the start of the match until
169     /// an arm is selected. This prevents this code from compiling:
170     /// ```compile_fail,E0510
171     /// let mut x = &Some(0);
172     /// match *x {
173     ///     None => (),
174     ///     Some(_) if { x = &None; false } => (),
175     ///     Some(_) => (),
176     /// }
177     /// ```
178     /// This can't be a shared borrow because mutably borrowing (*x as Some).0
179     /// should not prevent `if let None = x { ... }`, for example, because the
180     /// mutating `(*x as Some).0` can't affect the discriminant of `x`.
181     /// We can also report errors with this kind of borrow differently.
182     Shallow,
183
184     /// Data must be immutable but not aliasable. This kind of borrow
185     /// cannot currently be expressed by the user and is used only in
186     /// implicit closure bindings. It is needed when the closure is
187     /// borrowing or mutating a mutable referent, e.g.:
188     /// ```
189     /// let mut z = 3;
190     /// let x: &mut isize = &mut z;
191     /// let y = || *x += 5;
192     /// ```
193     /// If we were to try to translate this closure into a more explicit
194     /// form, we'd encounter an error with the code as written:
195     /// ```compile_fail,E0594
196     /// struct Env<'a> { x: &'a &'a mut isize }
197     /// let mut z = 3;
198     /// let x: &mut isize = &mut z;
199     /// let y = (&mut Env { x: &x }, fn_ptr);  // Closure is pair of env and fn
200     /// fn fn_ptr(env: &mut Env) { **env.x += 5; }
201     /// ```
202     /// This is then illegal because you cannot mutate an `&mut` found
203     /// in an aliasable location. To solve, you'd have to translate with
204     /// an `&mut` borrow:
205     /// ```compile_fail,E0596
206     /// struct Env<'a> { x: &'a mut &'a mut isize }
207     /// let mut z = 3;
208     /// let x: &mut isize = &mut z;
209     /// let y = (&mut Env { x: &mut x }, fn_ptr); // changed from &x to &mut x
210     /// fn fn_ptr(env: &mut Env) { **env.x += 5; }
211     /// ```
212     /// Now the assignment to `**env.x` is legal, but creating a
213     /// mutable pointer to `x` is not because `x` is not mutable. We
214     /// could fix this by declaring `x` as `let mut x`. This is ok in
215     /// user code, if awkward, but extra weird for closures, since the
216     /// borrow is hidden.
217     ///
218     /// So we introduce a "unique imm" borrow -- the referent is
219     /// immutable, but not aliasable. This solves the problem. For
220     /// simplicity, we don't give users the way to express this
221     /// borrow, it's just used when translating closures.
222     Unique,
223
224     /// Data is mutable and not aliasable.
225     Mut {
226         /// `true` if this borrow arose from method-call auto-ref
227         /// (i.e., `adjustment::Adjust::Borrow`).
228         allow_two_phase_borrow: bool,
229     },
230 }
231
232 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
233 // Statements
234
235 /// The various kinds of statements that can appear in MIR.
236 ///
237 /// Not all of these are allowed at every [`MirPhase`]. Check the documentation there to see which
238 /// ones you do not have to worry about. The MIR validator will generally enforce such restrictions,
239 /// causing an ICE if they are violated.
240 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
241 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
242 pub enum StatementKind<'tcx> {
243     /// Assign statements roughly correspond to an assignment in Rust proper (`x = ...`) except
244     /// without the possibility of dropping the previous value (that must be done separately, if at
245     /// all). The *exact* way this works is undecided. It probably does something like evaluating
246     /// the LHS to a place and the RHS to a value, and then storing the value to the place. Various
247     /// parts of this may do type specific things that are more complicated than simply copying
248     /// bytes.
249     ///
250     /// **Needs clarification**: The implication of the above idea would be that assignment implies
251     /// that the resulting value is initialized. I believe we could commit to this separately from
252     /// committing to whatever part of the memory model we would need to decide on to make the above
253     /// paragragh precise. Do we want to?
254     ///
255     /// Assignments in which the types of the place and rvalue differ are not well-formed.
256     ///
257     /// **Needs clarification**: Do we ever want to worry about non-free (in the body) lifetimes for
258     /// the typing requirement in post drop-elaboration MIR? I think probably not - I'm not sure we
259     /// could meaningfully require this anyway. How about free lifetimes? Is ignoring this
260     /// interesting for optimizations? Do we want to allow such optimizations?
261     ///
262     /// **Needs clarification**: We currently require that the LHS place not overlap with any place
263     /// read as part of computation of the RHS for some rvalues (generally those not producing
264     /// primitives). This requirement is under discussion in [#68364]. As a part of this discussion,
265     /// it is also unclear in what order the components are evaluated.
266     ///
267     /// [#68364]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/68364
268     ///
269     /// See [`Rvalue`] documentation for details on each of those.
270     Assign(Box<(Place<'tcx>, Rvalue<'tcx>)>),
271
272     /// This represents all the reading that a pattern match may do (e.g., inspecting constants and
273     /// discriminant values), and the kind of pattern it comes from. This is in order to adapt
274     /// potential error messages to these specific patterns.
275     ///
276     /// Note that this also is emitted for regular `let` bindings to ensure that locals that are
277     /// never accessed still get some sanity checks for, e.g., `let x: ! = ..;`
278     ///
279     /// When executed at runtime this is a nop.
280     ///
281     /// Disallowed after drop elaboration.
282     FakeRead(Box<(FakeReadCause, Place<'tcx>)>),
283
284     /// Write the discriminant for a variant to the enum Place.
285     ///
286     /// This is permitted for both generators and ADTs. This does not necessarily write to the
287     /// entire place; instead, it writes to the minimum set of bytes as required by the layout for
288     /// the type.
289     SetDiscriminant { place: Box<Place<'tcx>>, variant_index: VariantIdx },
290
291     /// Deinitializes the place.
292     ///
293     /// This writes `uninit` bytes to the entire place.
294     Deinit(Box<Place<'tcx>>),
295
296     /// `StorageLive` and `StorageDead` statements mark the live range of a local.
297     ///
298     /// At any point during the execution of a function, each local is either allocated or
299     /// unallocated. Except as noted below, all locals except function parameters are initially
300     /// unallocated. `StorageLive` statements cause memory to be allocated for the local while
301     /// `StorageDead` statements cause the memory to be freed. Using a local in any way (not only
302     /// reading/writing from it) while it is unallocated is UB.
303     ///
304     /// Some locals have no `StorageLive` or `StorageDead` statements within the entire MIR body.
305     /// These locals are implicitly allocated for the full duration of the function. There is a
306     /// convenience method at `rustc_mir_dataflow::storage::always_storage_live_locals` for
307     /// computing these locals.
308     ///
309     /// If the local is already allocated, calling `StorageLive` again is UB. However, for an
310     /// unallocated local an additional `StorageDead` all is simply a nop.
311     StorageLive(Local),
312
313     /// See `StorageLive` above.
314     StorageDead(Local),
315
316     /// Retag references in the given place, ensuring they got fresh tags.
317     ///
318     /// This is part of the Stacked Borrows model. These statements are currently only interpreted
319     /// by miri and only generated when `-Z mir-emit-retag` is passed. See
320     /// <https://internals.rust-lang.org/t/stacked-borrows-an-aliasing-model-for-rust/8153/> for
321     /// more details.
322     ///
323     /// For code that is not specific to stacked borrows, you should consider retags to read
324     /// and modify the place in an opaque way.
325     Retag(RetagKind, Box<Place<'tcx>>),
326
327     /// Encodes a user's type ascription. These need to be preserved
328     /// intact so that NLL can respect them. For example:
329     /// ```ignore (illustrative)
330     /// let a: T = y;
331     /// ```
332     /// The effect of this annotation is to relate the type `T_y` of the place `y`
333     /// to the user-given type `T`. The effect depends on the specified variance:
334     ///
335     /// - `Covariant` -- requires that `T_y <: T`
336     /// - `Contravariant` -- requires that `T_y :> T`
337     /// - `Invariant` -- requires that `T_y == T`
338     /// - `Bivariant` -- no effect
339     ///
340     /// When executed at runtime this is a nop.
341     ///
342     /// Disallowed after drop elaboration.
343     AscribeUserType(Box<(Place<'tcx>, UserTypeProjection)>, ty::Variance),
344
345     /// Marks the start of a "coverage region", injected with '-Cinstrument-coverage'. A
346     /// `Coverage` statement carries metadata about the coverage region, used to inject a coverage
347     /// map into the binary. If `Coverage::kind` is a `Counter`, the statement also generates
348     /// executable code, to increment a counter variable at runtime, each time the code region is
349     /// executed.
350     Coverage(Box<Coverage>),
351
352     /// Denotes a call to an intrinsic that does not require an unwind path and always returns.
353     /// This avoids adding a new block and a terminator for simple intrinsics.
354     Intrinsic(Box<NonDivergingIntrinsic<'tcx>>),
355
356     /// No-op. Useful for deleting instructions without affecting statement indices.
357     Nop,
358 }
359
360 #[derive(
361     Clone,
362     TyEncodable,
363     TyDecodable,
364     Debug,
365     PartialEq,
366     Hash,
367     HashStable,
368     TypeFoldable,
369     TypeVisitable
370 )]
371 pub enum NonDivergingIntrinsic<'tcx> {
372     /// Denotes a call to the intrinsic function `assume`.
373     ///
374     /// The operand must be a boolean. Optimizers may use the value of the boolean to backtrack its
375     /// computation to infer information about other variables. So if the boolean came from a
376     /// `x < y` operation, subsequent operations on `x` and `y` could elide various bound checks.
377     /// If the argument is `false`, this operation is equivalent to `TerminatorKind::Unreachable`.
378     Assume(Operand<'tcx>),
379
380     /// Denotes a call to the intrinsic function `copy_nonoverlapping`.
381     ///
382     /// First, all three operands are evaluated. `src` and `dest` must each be a reference, pointer,
383     /// or `Box` pointing to the same type `T`. `count` must evaluate to a `usize`. Then, `src` and
384     /// `dest` are dereferenced, and `count * size_of::<T>()` bytes beginning with the first byte of
385     /// the `src` place are copied to the contiguous range of bytes beginning with the first byte
386     /// of `dest`.
387     ///
388     /// **Needs clarification**: In what order are operands computed and dereferenced? It should
389     /// probably match the order for assignment, but that is also undecided.
390     ///
391     /// **Needs clarification**: Is this typed or not, ie is there a typed load and store involved?
392     /// I vaguely remember Ralf saying somewhere that he thought it should not be.
393     CopyNonOverlapping(CopyNonOverlapping<'tcx>),
394 }
395
396 impl std::fmt::Display for NonDivergingIntrinsic<'_> {
397     fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
398         match self {
399             Self::Assume(op) => write!(f, "assume({op:?})"),
400             Self::CopyNonOverlapping(CopyNonOverlapping { src, dst, count }) => {
401                 write!(f, "copy_nonoverlapping(dst = {dst:?}, src = {src:?}, count = {count:?})")
402             }
403         }
404     }
405 }
406
407 /// Describes what kind of retag is to be performed.
408 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
409 #[rustc_pass_by_value]
410 pub enum RetagKind {
411     /// The initial retag of arguments when entering a function.
412     FnEntry,
413     /// Retag preparing for a two-phase borrow.
414     TwoPhase,
415     /// Retagging raw pointers.
416     Raw,
417     /// A "normal" retag.
418     Default,
419 }
420
421 /// The `FakeReadCause` describes the type of pattern why a FakeRead statement exists.
422 #[derive(Copy, Clone, TyEncodable, TyDecodable, Debug, Hash, HashStable, PartialEq)]
423 pub enum FakeReadCause {
424     /// Inject a fake read of the borrowed input at the end of each guards
425     /// code.
426     ///
427     /// This should ensure that you cannot change the variant for an enum while
428     /// you are in the midst of matching on it.
429     ForMatchGuard,
430
431     /// `let x: !; match x {}` doesn't generate any read of x so we need to
432     /// generate a read of x to check that it is initialized and safe.
433     ///
434     /// If a closure pattern matches a Place starting with an Upvar, then we introduce a
435     /// FakeRead for that Place outside the closure, in such a case this option would be
436     /// Some(closure_def_id).
437     /// Otherwise, the value of the optional LocalDefId will be None.
438     //
439     // We can use LocalDefId here since fake read statements are removed
440     // before codegen in the `CleanupNonCodegenStatements` pass.
441     ForMatchedPlace(Option<LocalDefId>),
442
443     /// A fake read of the RefWithinGuard version of a bind-by-value variable
444     /// in a match guard to ensure that its value hasn't change by the time
445     /// we create the OutsideGuard version.
446     ForGuardBinding,
447
448     /// Officially, the semantics of
449     ///
450     /// `let pattern = <expr>;`
451     ///
452     /// is that `<expr>` is evaluated into a temporary and then this temporary is
453     /// into the pattern.
454     ///
455     /// However, if we see the simple pattern `let var = <expr>`, we optimize this to
456     /// evaluate `<expr>` directly into the variable `var`. This is mostly unobservable,
457     /// but in some cases it can affect the borrow checker, as in #53695.
458     /// Therefore, we insert a "fake read" here to ensure that we get
459     /// appropriate errors.
460     ///
461     /// If a closure pattern matches a Place starting with an Upvar, then we introduce a
462     /// FakeRead for that Place outside the closure, in such a case this option would be
463     /// Some(closure_def_id).
464     /// Otherwise, the value of the optional DefId will be None.
465     ForLet(Option<LocalDefId>),
466
467     /// If we have an index expression like
468     ///
469     /// (*x)[1][{ x = y; 4}]
470     ///
471     /// then the first bounds check is invalidated when we evaluate the second
472     /// index expression. Thus we create a fake borrow of `x` across the second
473     /// indexer, which will cause a borrow check error.
474     ForIndex,
475 }
476
477 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
478 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
479 pub struct Coverage {
480     pub kind: CoverageKind,
481     pub code_region: Option<CodeRegion>,
482 }
483
484 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
485 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
486 pub struct CopyNonOverlapping<'tcx> {
487     pub src: Operand<'tcx>,
488     pub dst: Operand<'tcx>,
489     /// Number of elements to copy from src to dest, not bytes.
490     pub count: Operand<'tcx>,
491 }
492
493 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
494 // Terminators
495
496 /// The various kinds of terminators, representing ways of exiting from a basic block.
497 ///
498 /// A note on unwinding: Panics may occur during the execution of some terminators. Depending on the
499 /// `-C panic` flag, this may either cause the program to abort or the call stack to unwind. Such
500 /// terminators have a `cleanup: Option<BasicBlock>` field on them. If stack unwinding occurs, then
501 /// once the current function is reached, execution continues at the given basic block, if any. If
502 /// `cleanup` is `None` then no cleanup is performed, and the stack continues unwinding. This is
503 /// equivalent to the execution of a `Resume` terminator.
504 ///
505 /// The basic block pointed to by a `cleanup` field must have its `cleanup` flag set. `cleanup`
506 /// basic blocks have a couple restrictions:
507 ///  1. All `cleanup` fields in them must be `None`.
508 ///  2. `Return` terminators are not allowed in them. `Abort` and `Unwind` terminators are.
509 ///  3. All other basic blocks (in the current body) that are reachable from `cleanup` basic blocks
510 ///     must also be `cleanup`. This is a part of the type system and checked statically, so it is
511 ///     still an error to have such an edge in the CFG even if it's known that it won't be taken at
512 ///     runtime.
513 #[derive(Clone, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, PartialEq, TypeFoldable, TypeVisitable)]
514 pub enum TerminatorKind<'tcx> {
515     /// Block has one successor; we continue execution there.
516     Goto { target: BasicBlock },
517
518     /// Switches based on the computed value.
519     ///
520     /// First, evaluates the `discr` operand. The type of the operand must be a signed or unsigned
521     /// integer, char, or bool, and must match the given type. Then, if the list of switch targets
522     /// contains the computed value, continues execution at the associated basic block. Otherwise,
523     /// continues execution at the "otherwise" basic block.
524     ///
525     /// Target values may not appear more than once.
526     SwitchInt {
527         /// The discriminant value being tested.
528         discr: Operand<'tcx>,
529         targets: SwitchTargets,
530     },
531
532     /// Indicates that the landing pad is finished and that the process should continue unwinding.
533     ///
534     /// Like a return, this marks the end of this invocation of the function.
535     ///
536     /// Only permitted in cleanup blocks. `Resume` is not permitted with `-C unwind=abort` after
537     /// deaggregation runs.
538     Resume,
539
540     /// Indicates that the landing pad is finished and that the process should abort.
541     ///
542     /// Used to prevent unwinding for foreign items or with `-C unwind=abort`. Only permitted in
543     /// cleanup blocks.
544     Abort,
545
546     /// Returns from the function.
547     ///
548     /// Like function calls, the exact semantics of returns in Rust are unclear. Returning very
549     /// likely at least assigns the value currently in the return place (`_0`) to the place
550     /// specified in the associated `Call` terminator in the calling function, as if assigned via
551     /// `dest = move _0`. It might additionally do other things, like have side-effects in the
552     /// aliasing model.
553     ///
554     /// If the body is a generator body, this has slightly different semantics; it instead causes a
555     /// `GeneratorState::Returned(_0)` to be created (as if by an `Aggregate` rvalue) and assigned
556     /// to the return place.
557     Return,
558
559     /// Indicates a terminator that can never be reached.
560     ///
561     /// Executing this terminator is UB.
562     Unreachable,
563
564     /// The behavior of this statement differs significantly before and after drop elaboration.
565     /// After drop elaboration, `Drop` executes the drop glue for the specified place, after which
566     /// it continues execution/unwinds at the given basic blocks. It is possible that executing drop
567     /// glue is special - this would be part of Rust's memory model. (**FIXME**: due we have an
568     /// issue tracking if drop glue has any interesting semantics in addition to those of a function
569     /// call?)
570     ///
571     /// `Drop` before drop elaboration is a *conditional* execution of the drop glue. Specifically, the
572     /// `Drop` will be executed if...
573     ///
574     /// **Needs clarification**: End of that sentence. This in effect should document the exact
575     /// behavior of drop elaboration. The following sounds vaguely right, but I'm not quite sure:
576     ///
577     /// > The drop glue is executed if, among all statements executed within this `Body`, an assignment to
578     /// > the place or one of its "parents" occurred more recently than a move out of it. This does not
579     /// > consider indirect assignments.
580     Drop { place: Place<'tcx>, target: BasicBlock, unwind: Option<BasicBlock> },
581
582     /// Drops the place and assigns a new value to it.
583     ///
584     /// This first performs the exact same operation as the pre drop-elaboration `Drop` terminator;
585     /// it then additionally assigns the `value` to the `place` as if by an assignment statement.
586     /// This assignment occurs both in the unwind and the regular code paths. The semantics are best
587     /// explained by the elaboration:
588     ///
589     /// ```ignore (MIR)
590     /// BB0 {
591     ///   DropAndReplace(P <- V, goto BB1, unwind BB2)
592     /// }
593     /// ```
594     ///
595     /// becomes
596     ///
597     /// ```ignore (MIR)
598     /// BB0 {
599     ///   Drop(P, goto BB1, unwind BB2)
600     /// }
601     /// BB1 {
602     ///   // P is now uninitialized
603     ///   P <- V
604     /// }
605     /// BB2 {
606     ///   // P is now uninitialized -- its dtor panicked
607     ///   P <- V
608     /// }
609     /// ```
610     ///
611     /// Disallowed after drop elaboration.
612     DropAndReplace {
613         place: Place<'tcx>,
614         value: Operand<'tcx>,
615         target: BasicBlock,
616         unwind: Option<BasicBlock>,
617     },
618
619     /// Roughly speaking, evaluates the `func` operand and the arguments, and starts execution of
620     /// the referred to function. The operand types must match the argument types of the function.
621     /// The return place type must match the return type. The type of the `func` operand must be
622     /// callable, meaning either a function pointer, a function type, or a closure type.
623     ///
624     /// **Needs clarification**: The exact semantics of this. Current backends rely on `move`
625     /// operands not aliasing the return place. It is unclear how this is justified in MIR, see
626     /// [#71117].
627     ///
628     /// [#71117]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/71117
629     Call {
630         /// The function that’s being called.
631         func: Operand<'tcx>,
632         /// Arguments the function is called with.
633         /// These are owned by the callee, which is free to modify them.
634         /// This allows the memory occupied by "by-value" arguments to be
635         /// reused across function calls without duplicating the contents.
636         args: Vec<Operand<'tcx>>,
637         /// Where the returned value will be written
638         destination: Place<'tcx>,
639         /// Where to go after this call returns. If none, the call necessarily diverges.
640         target: Option<BasicBlock>,
641         /// Cleanups to be done if the call unwinds.
642         cleanup: Option<BasicBlock>,
643         /// `true` if this is from a call in HIR rather than from an overloaded
644         /// operator. True for overloaded function call.
645         from_hir_call: bool,
646         /// This `Span` is the span of the function, without the dot and receiver
647         /// (e.g. `foo(a, b)` in `x.foo(a, b)`
648         fn_span: Span,
649     },
650
651     /// Evaluates the operand, which must have type `bool`. If it is not equal to `expected`,
652     /// initiates a panic. Initiating a panic corresponds to a `Call` terminator with some
653     /// unspecified constant as the function to call, all the operands stored in the `AssertMessage`
654     /// as parameters, and `None` for the destination. Keep in mind that the `cleanup` path is not
655     /// necessarily executed even in the case of a panic, for example in `-C panic=abort`. If the
656     /// assertion does not fail, execution continues at the specified basic block.
657     Assert {
658         cond: Operand<'tcx>,
659         expected: bool,
660         msg: AssertMessage<'tcx>,
661         target: BasicBlock,
662         cleanup: Option<BasicBlock>,
663     },
664
665     /// Marks a suspend point.
666     ///
667     /// Like `Return` terminators in generator bodies, this computes `value` and then a
668     /// `GeneratorState::Yielded(value)` as if by `Aggregate` rvalue. That value is then assigned to
669     /// the return place of the function calling this one, and execution continues in the calling
670     /// function. When next invoked with the same first argument, execution of this function
671     /// continues at the `resume` basic block, with the second argument written to the `resume_arg`
672     /// place. If the generator is dropped before then, the `drop` basic block is invoked.
673     ///
674     /// Not permitted in bodies that are not generator bodies, or after generator lowering.
675     ///
676     /// **Needs clarification**: What about the evaluation order of the `resume_arg` and `value`?
677     Yield {
678         /// The value to return.
679         value: Operand<'tcx>,
680         /// Where to resume to.
681         resume: BasicBlock,
682         /// The place to store the resume argument in.
683         resume_arg: Place<'tcx>,
684         /// Cleanup to be done if the generator is dropped at this suspend point.
685         drop: Option<BasicBlock>,
686     },
687
688     /// Indicates the end of dropping a generator.
689     ///
690     /// Semantically just a `return` (from the generators drop glue). Only permitted in the same situations
691     /// as `yield`.
692     ///
693     /// **Needs clarification**: Is that even correct? The generator drop code is always confusing
694     /// to me, because it's not even really in the current body.
695     ///
696     /// **Needs clarification**: Are there type system constraints on these terminators? Should
697     /// there be a "block type" like `cleanup` blocks for them?
698     GeneratorDrop,
699
700     /// A block where control flow only ever takes one real path, but borrowck needs to be more
701     /// conservative.
702     ///
703     /// At runtime this is semantically just a goto.
704     ///
705     /// Disallowed after drop elaboration.
706     FalseEdge {
707         /// The target normal control flow will take.
708         real_target: BasicBlock,
709         /// A block control flow could conceptually jump to, but won't in
710         /// practice.
711         imaginary_target: BasicBlock,
712     },
713
714     /// A terminator for blocks that only take one path in reality, but where we reserve the right
715     /// to unwind in borrowck, even if it won't happen in practice. This can arise in infinite loops
716     /// with no function calls for example.
717     ///
718     /// At runtime this is semantically just a goto.
719     ///
720     /// Disallowed after drop elaboration.
721     FalseUnwind {
722         /// The target normal control flow will take.
723         real_target: BasicBlock,
724         /// The imaginary cleanup block link. This particular path will never be taken
725         /// in practice, but in order to avoid fragility we want to always
726         /// consider it in borrowck. We don't want to accept programs which
727         /// pass borrowck only when `panic=abort` or some assertions are disabled
728         /// due to release vs. debug mode builds. This needs to be an `Option` because
729         /// of the `remove_noop_landing_pads` and `abort_unwinding_calls` passes.
730         unwind: Option<BasicBlock>,
731     },
732
733     /// Block ends with an inline assembly block. This is a terminator since
734     /// inline assembly is allowed to diverge.
735     InlineAsm {
736         /// The template for the inline assembly, with placeholders.
737         template: &'tcx [InlineAsmTemplatePiece],
738
739         /// The operands for the inline assembly, as `Operand`s or `Place`s.
740         operands: Vec<InlineAsmOperand<'tcx>>,
741
742         /// Miscellaneous options for the inline assembly.
743         options: InlineAsmOptions,
744
745         /// Source spans for each line of the inline assembly code. These are
746         /// used to map assembler errors back to the line in the source code.
747         line_spans: &'tcx [Span],
748
749         /// Destination block after the inline assembly returns, unless it is
750         /// diverging (InlineAsmOptions::NORETURN).
751         destination: Option<BasicBlock>,
752
753         /// Cleanup to be done if the inline assembly unwinds. This is present
754         /// if and only if InlineAsmOptions::MAY_UNWIND is set.
755         cleanup: Option<BasicBlock>,
756     },
757 }
758
759 /// Information about an assertion failure.
760 #[derive(Clone, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, PartialEq, TypeFoldable, TypeVisitable)]
761 pub enum AssertKind<O> {
762     BoundsCheck { len: O, index: O },
763     Overflow(BinOp, O, O),
764     OverflowNeg(O),
765     DivisionByZero(O),
766     RemainderByZero(O),
767     ResumedAfterReturn(GeneratorKind),
768     ResumedAfterPanic(GeneratorKind),
769 }
770
771 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
772 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
773 pub enum InlineAsmOperand<'tcx> {
774     In {
775         reg: InlineAsmRegOrRegClass,
776         value: Operand<'tcx>,
777     },
778     Out {
779         reg: InlineAsmRegOrRegClass,
780         late: bool,
781         place: Option<Place<'tcx>>,
782     },
783     InOut {
784         reg: InlineAsmRegOrRegClass,
785         late: bool,
786         in_value: Operand<'tcx>,
787         out_place: Option<Place<'tcx>>,
788     },
789     Const {
790         value: Box<Constant<'tcx>>,
791     },
792     SymFn {
793         value: Box<Constant<'tcx>>,
794     },
795     SymStatic {
796         def_id: DefId,
797     },
798 }
799
800 /// Type for MIR `Assert` terminator error messages.
801 pub type AssertMessage<'tcx> = AssertKind<Operand<'tcx>>;
802
803 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
804 // Places
805
806 /// Places roughly correspond to a "location in memory." Places in MIR are the same mathematical
807 /// object as places in Rust. This of course means that what exactly they are is undecided and part
808 /// of the Rust memory model. However, they will likely contain at least the following pieces of
809 /// information in some form:
810 ///
811 ///  1. The address in memory that the place refers to.
812 ///  2. The provenance with which the place is being accessed.
813 ///  3. The type of the place and an optional variant index. See [`PlaceTy`][super::tcx::PlaceTy].
814 ///  4. Optionally, some metadata. This exists if and only if the type of the place is not `Sized`.
815 ///
816 /// We'll give a description below of how all pieces of the place except for the provenance are
817 /// calculated. We cannot give a description of the provenance, because that is part of the
818 /// undecided aliasing model - we only include it here at all to acknowledge its existence.
819 ///
820 /// Each local naturally corresponds to the place `Place { local, projection: [] }`. This place has
821 /// the address of the local's allocation and the type of the local.
822 ///
823 /// **Needs clarification:** Unsized locals seem to present a bit of an issue. Their allocation
824 /// can't actually be created on `StorageLive`, because it's unclear how big to make the allocation.
825 /// Furthermore, MIR produces assignments to unsized locals, although that is not permitted under
826 /// `#![feature(unsized_locals)]` in Rust. Besides just putting "unsized locals are special and
827 /// different" in a bunch of places, I (JakobDegen) don't know how to incorporate this behavior into
828 /// the current MIR semantics in a clean way - possibly this needs some design work first.
829 ///
830 /// For places that are not locals, ie they have a non-empty list of projections, we define the
831 /// values as a function of the parent place, that is the place with its last [`ProjectionElem`]
832 /// stripped. The way this is computed of course depends on the kind of that last projection
833 /// element:
834 ///
835 ///  - [`Downcast`](ProjectionElem::Downcast): This projection sets the place's variant index to the
836 ///    given one, and makes no other changes. A `Downcast` projection on a place with its variant
837 ///    index already set is not well-formed.
838 ///  - [`Field`](ProjectionElem::Field): `Field` projections take their parent place and create a
839 ///    place referring to one of the fields of the type. The resulting address is the parent
840 ///    address, plus the offset of the field. The type becomes the type of the field. If the parent
841 ///    was unsized and so had metadata associated with it, then the metadata is retained if the
842 ///    field is unsized and thrown out if it is sized.
843 ///
844 ///    These projections are only legal for tuples, ADTs, closures, and generators. If the ADT or
845 ///    generator has more than one variant, the parent place's variant index must be set, indicating
846 ///    which variant is being used. If it has just one variant, the variant index may or may not be
847 ///    included - the single possible variant is inferred if it is not included.
848 ///  - [`OpaqueCast`](ProjectionElem::OpaqueCast): This projection changes the place's type to the
849 ///    given one, and makes no other changes. A `OpaqueCast` projection on any type other than an
850 ///    opaque type from the current crate is not well-formed.
851 ///  - [`ConstantIndex`](ProjectionElem::ConstantIndex): Computes an offset in units of `T` into the
852 ///    place as described in the documentation for the `ProjectionElem`. The resulting address is
853 ///    the parent's address plus that offset, and the type is `T`. This is only legal if the parent
854 ///    place has type `[T;  N]` or `[T]` (*not* `&[T]`). Since such a `T` is always sized, any
855 ///    resulting metadata is thrown out.
856 ///  - [`Subslice`](ProjectionElem::Subslice): This projection calculates an offset and a new
857 ///    address in a similar manner as `ConstantIndex`. It is also only legal on `[T; N]` and `[T]`.
858 ///    However, this yields a `Place` of type `[T]`, and additionally sets the metadata to be the
859 ///    length of the subslice.
860 ///  - [`Index`](ProjectionElem::Index): Like `ConstantIndex`, only legal on `[T; N]` or `[T]`.
861 ///    However, `Index` additionally takes a local from which the value of the index is computed at
862 ///    runtime. Computing the value of the index involves interpreting the `Local` as a
863 ///    `Place { local, projection: [] }`, and then computing its value as if done via
864 ///    [`Operand::Copy`]. The array/slice is then indexed with the resulting value. The local must
865 ///    have type `usize`.
866 ///  - [`Deref`](ProjectionElem::Deref): Derefs are the last type of projection, and the most
867 ///    complicated. They are only legal on parent places that are references, pointers, or `Box`. A
868 ///    `Deref` projection begins by loading a value from the parent place, as if by
869 ///    [`Operand::Copy`]. It then dereferences the resulting pointer, creating a place of the
870 ///    pointee's type. The resulting address is the address that was stored in the pointer. If the
871 ///    pointee type is unsized, the pointer additionally stored the value of the metadata.
872 ///
873 /// Computing a place may cause UB. One possibility is that the pointer used for a `Deref` may not
874 /// be suitably aligned. Another possibility is that the place is not in bounds, meaning it does not
875 /// point to an actual allocation.
876 ///
877 /// However, if this is actually UB and when the UB kicks in is undecided. This is being discussed
878 /// in [UCG#319]. The options include that every place must obey those rules, that only some places
879 /// must obey them, or that places impose no rules of their own.
880 ///
881 /// [UCG#319]: https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/issues/319
882 ///
883 /// Rust currently requires that every place obey those two rules. This is checked by MIRI and taken
884 /// advantage of by codegen (via `gep inbounds`). That is possibly subject to change.
885 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
886 pub struct Place<'tcx> {
887     pub local: Local,
888
889     /// projection out of a place (access a field, deref a pointer, etc)
890     pub projection: &'tcx List<PlaceElem<'tcx>>,
891 }
892
893 /// The different kinds of projections that can be used in the projection of a `Place`.
894 ///
895 /// `T1` is the generic type for a field projection. For an actual projection on a `Place`
896 /// this parameter will always be `Ty`, but the field type can be unavailable when
897 /// building (by using `PlaceBuilder`) places that correspond to upvars.
898 /// `T2` is the generic type for an `OpaqueCast` (is generic since it's abstracted over
899 /// in dataflow analysis, see `AbstractElem`).
900 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
901 #[derive(TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
902 pub enum ProjectionElem<V, T1, T2> {
903     Deref,
904     Field(Field, T1),
905     /// Index into a slice/array.
906     ///
907     /// Note that this does not also dereference, and so it does not exactly correspond to slice
908     /// indexing in Rust. In other words, in the below Rust code:
909     ///
910     /// ```rust
911     /// let x = &[1, 2, 3, 4];
912     /// let i = 2;
913     /// x[i];
914     /// ```
915     ///
916     /// The `x[i]` is turned into a `Deref` followed by an `Index`, not just an `Index`. The same
917     /// thing is true of the `ConstantIndex` and `Subslice` projections below.
918     Index(V),
919
920     /// These indices are generated by slice patterns. Easiest to explain
921     /// by example:
922     ///
923     /// ```ignore (illustrative)
924     /// [X, _, .._, _, _] => { offset: 0, min_length: 4, from_end: false },
925     /// [_, X, .._, _, _] => { offset: 1, min_length: 4, from_end: false },
926     /// [_, _, .._, X, _] => { offset: 2, min_length: 4, from_end: true },
927     /// [_, _, .._, _, X] => { offset: 1, min_length: 4, from_end: true },
928     /// ```
929     ConstantIndex {
930         /// index or -index (in Python terms), depending on from_end
931         offset: u64,
932         /// The thing being indexed must be at least this long. For arrays this
933         /// is always the exact length.
934         min_length: u64,
935         /// Counting backwards from end? This is always false when indexing an
936         /// array.
937         from_end: bool,
938     },
939
940     /// These indices are generated by slice patterns.
941     ///
942     /// If `from_end` is true `slice[from..slice.len() - to]`.
943     /// Otherwise `array[from..to]`.
944     Subslice {
945         from: u64,
946         to: u64,
947         /// Whether `to` counts from the start or end of the array/slice.
948         /// For `PlaceElem`s this is `true` if and only if the base is a slice.
949         /// For `ProjectionKind`, this can also be `true` for arrays.
950         from_end: bool,
951     },
952
953     /// "Downcast" to a variant of an enum or a generator.
954     ///
955     /// The included Symbol is the name of the variant, used for printing MIR.
956     Downcast(Option<Symbol>, VariantIdx),
957
958     /// Like an explicit cast from an opaque type to a concrete type, but without
959     /// requiring an intermediate variable.
960     OpaqueCast(T2),
961 }
962
963 /// Alias for projections as they appear in places, where the base is a place
964 /// and the index is a local.
965 pub type PlaceElem<'tcx> = ProjectionElem<Local, Ty<'tcx>, Ty<'tcx>>;
966
967 /// Alias for projections that appear in `PlaceBuilder::Upvar`, for which
968 /// we cannot provide any field types.
969 pub type UpvarProjectionElem<'tcx> = ProjectionElem<Local, (), Ty<'tcx>>;
970
971 impl<'tcx> From<PlaceElem<'tcx>> for UpvarProjectionElem<'tcx> {
972     fn from(elem: PlaceElem<'tcx>) -> Self {
973         match elem {
974             ProjectionElem::Deref => ProjectionElem::Deref,
975             ProjectionElem::Field(field, _) => ProjectionElem::Field(field, ()),
976             ProjectionElem::Index(v) => ProjectionElem::Index(v),
977             ProjectionElem::ConstantIndex { offset, min_length, from_end } => {
978                 ProjectionElem::ConstantIndex { offset, min_length, from_end }
979             }
980             ProjectionElem::Subslice { from, to, from_end } => {
981                 ProjectionElem::Subslice { from, to, from_end }
982             }
983             ProjectionElem::Downcast(opt_sym, variant_idx) => {
984                 ProjectionElem::Downcast(opt_sym, variant_idx)
985             }
986             ProjectionElem::OpaqueCast(ty) => ProjectionElem::OpaqueCast(ty),
987         }
988     }
989 }
990
991 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
992 // Operands
993
994 /// An operand in MIR represents a "value" in Rust, the definition of which is undecided and part of
995 /// the memory model. One proposal for a definition of values can be found [on UCG][value-def].
996 ///
997 /// [value-def]: https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/blob/master/wip/value-domain.md
998 ///
999 /// The most common way to create values is via loading a place. Loading a place is an operation
1000 /// which reads the memory of the place and converts it to a value. This is a fundamentally *typed*
1001 /// operation. The nature of the value produced depends on the type of the conversion. Furthermore,
1002 /// there may be other effects: if the type has a validity constraint loading the place might be UB
1003 /// if the validity constraint is not met.
1004 ///
1005 /// **Needs clarification:** Ralf proposes that loading a place not have side-effects.
1006 /// This is what is implemented in miri today. Are these the semantics we want for MIR? Is this
1007 /// something we can even decide without knowing more about Rust's memory model?
1008 ///
1009 /// **Needs clarifiation:** Is loading a place that has its variant index set well-formed? Miri
1010 /// currently implements it, but it seems like this may be something to check against in the
1011 /// validator.
1012 #[derive(Clone, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
1013 pub enum Operand<'tcx> {
1014     /// Creates a value by loading the given place.
1015     ///
1016     /// Before drop elaboration, the type of the place must be `Copy`. After drop elaboration there
1017     /// is no such requirement.
1018     Copy(Place<'tcx>),
1019
1020     /// Creates a value by performing loading the place, just like the `Copy` operand.
1021     ///
1022     /// This *may* additionally overwrite the place with `uninit` bytes, depending on how we decide
1023     /// in [UCG#188]. You should not emit MIR that may attempt a subsequent second load of this
1024     /// place without first re-initializing it.
1025     ///
1026     /// [UCG#188]: https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/issues/188
1027     Move(Place<'tcx>),
1028
1029     /// Constants are already semantically values, and remain unchanged.
1030     Constant(Box<Constant<'tcx>>),
1031 }
1032
1033 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1034 // Rvalues
1035
1036 /// The various kinds of rvalues that can appear in MIR.
1037 ///
1038 /// Not all of these are allowed at every [`MirPhase`] - when this is the case, it's stated below.
1039 ///
1040 /// Computing any rvalue begins by evaluating the places and operands in some order (**Needs
1041 /// clarification**: Which order?). These are then used to produce a "value" - the same kind of
1042 /// value that an [`Operand`] produces.
1043 #[derive(Clone, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable, PartialEq, TypeFoldable, TypeVisitable)]
1044 pub enum Rvalue<'tcx> {
1045     /// Yields the operand unchanged
1046     Use(Operand<'tcx>),
1047
1048     /// Creates an array where each element is the value of the operand.
1049     ///
1050     /// This is the cause of a bug in the case where the repetition count is zero because the value
1051     /// is not dropped, see [#74836].
1052     ///
1053     /// Corresponds to source code like `[x; 32]`.
1054     ///
1055     /// [#74836]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/74836
1056     Repeat(Operand<'tcx>, ty::Const<'tcx>),
1057
1058     /// Creates a reference of the indicated kind to the place.
1059     ///
1060     /// There is not much to document here, because besides the obvious parts the semantics of this
1061     /// are essentially entirely a part of the aliasing model. There are many UCG issues discussing
1062     /// exactly what the behavior of this operation should be.
1063     ///
1064     /// `Shallow` borrows are disallowed after drop lowering.
1065     Ref(Region<'tcx>, BorrowKind, Place<'tcx>),
1066
1067     /// Creates a pointer/reference to the given thread local.
1068     ///
1069     /// The yielded type is a `*mut T` if the static is mutable, otherwise if the static is extern a
1070     /// `*const T`, and if neither of those apply a `&T`.
1071     ///
1072     /// **Note:** This is a runtime operation that actually executes code and is in this sense more
1073     /// like a function call. Also, eliminating dead stores of this rvalue causes `fn main() {}` to
1074     /// SIGILL for some reason that I (JakobDegen) never got a chance to look into.
1075     ///
1076     /// **Needs clarification**: Are there weird additional semantics here related to the runtime
1077     /// nature of this operation?
1078     ThreadLocalRef(DefId),
1079
1080     /// Creates a pointer with the indicated mutability to the place.
1081     ///
1082     /// This is generated by pointer casts like `&v as *const _` or raw address of expressions like
1083     /// `&raw v` or `addr_of!(v)`.
1084     ///
1085     /// Like with references, the semantics of this operation are heavily dependent on the aliasing
1086     /// model.
1087     AddressOf(Mutability, Place<'tcx>),
1088
1089     /// Yields the length of the place, as a `usize`.
1090     ///
1091     /// If the type of the place is an array, this is the array length. For slices (`[T]`, not
1092     /// `&[T]`) this accesses the place's metadata to determine the length. This rvalue is
1093     /// ill-formed for places of other types.
1094     Len(Place<'tcx>),
1095
1096     /// Performs essentially all of the casts that can be performed via `as`.
1097     ///
1098     /// This allows for casts from/to a variety of types.
1099     ///
1100     /// **FIXME**: Document exactly which `CastKind`s allow which types of casts. Figure out why
1101     /// `ArrayToPointer` and `MutToConstPointer` are special.
1102     Cast(CastKind, Operand<'tcx>, Ty<'tcx>),
1103
1104     /// * `Offset` has the same semantics as [`offset`](pointer::offset), except that the second
1105     ///   parameter may be a `usize` as well.
1106     /// * The comparison operations accept `bool`s, `char`s, signed or unsigned integers, floats,
1107     ///   raw pointers, or function pointers and return a `bool`. The types of the operands must be
1108     ///   matching, up to the usual caveat of the lifetimes in function pointers.
1109     /// * Left and right shift operations accept signed or unsigned integers not necessarily of the
1110     ///   same type and return a value of the same type as their LHS. Like in Rust, the RHS is
1111     ///   truncated as needed.
1112     /// * The `Bit*` operations accept signed integers, unsigned integers, or bools with matching
1113     ///   types and return a value of that type.
1114     /// * The remaining operations accept signed integers, unsigned integers, or floats with
1115     ///   matching types and return a value of that type.
1116     BinaryOp(BinOp, Box<(Operand<'tcx>, Operand<'tcx>)>),
1117
1118     /// Same as `BinaryOp`, but yields `(T, bool)` with a `bool` indicating an error condition.
1119     ///
1120     /// When overflow checking is disabled and we are generating run-time code, the error condition
1121     /// is false. Otherwise, and always during CTFE, the error condition is determined as described
1122     /// below.
1123     ///
1124     /// For addition, subtraction, and multiplication on integers the error condition is set when
1125     /// the infinite precision result would be unequal to the actual result.
1126     ///
1127     /// For shift operations on integers the error condition is set when the value of right-hand
1128     /// side is greater than or equal to the number of bits in the type of the left-hand side, or
1129     /// when the value of right-hand side is negative.
1130     ///
1131     /// Other combinations of types and operators are unsupported.
1132     CheckedBinaryOp(BinOp, Box<(Operand<'tcx>, Operand<'tcx>)>),
1133
1134     /// Computes a value as described by the operation.
1135     NullaryOp(NullOp, Ty<'tcx>),
1136
1137     /// Exactly like `BinaryOp`, but less operands.
1138     ///
1139     /// Also does two's-complement arithmetic. Negation requires a signed integer or a float;
1140     /// bitwise not requires a signed integer, unsigned integer, or bool. Both operation kinds
1141     /// return a value with the same type as their operand.
1142     UnaryOp(UnOp, Operand<'tcx>),
1143
1144     /// Computes the discriminant of the place, returning it as an integer of type
1145     /// [`discriminant_ty`]. Returns zero for types without discriminant.
1146     ///
1147     /// The validity requirements for the underlying value are undecided for this rvalue, see
1148     /// [#91095]. Note too that the value of the discriminant is not the same thing as the
1149     /// variant index; use [`discriminant_for_variant`] to convert.
1150     ///
1151     /// [`discriminant_ty`]: crate::ty::Ty::discriminant_ty
1152     /// [#91095]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/91095
1153     /// [`discriminant_for_variant`]: crate::ty::Ty::discriminant_for_variant
1154     Discriminant(Place<'tcx>),
1155
1156     /// Creates an aggregate value, like a tuple or struct.
1157     ///
1158     /// This is needed because dataflow analysis needs to distinguish
1159     /// `dest = Foo { x: ..., y: ... }` from `dest.x = ...; dest.y = ...;` in the case that `Foo`
1160     /// has a destructor.
1161     ///
1162     /// Disallowed after deaggregation for all aggregate kinds except `Array` and `Generator`. After
1163     /// generator lowering, `Generator` aggregate kinds are disallowed too.
1164     Aggregate(Box<AggregateKind<'tcx>>, Vec<Operand<'tcx>>),
1165
1166     /// Transmutes a `*mut u8` into shallow-initialized `Box<T>`.
1167     ///
1168     /// This is different from a normal transmute because dataflow analysis will treat the box as
1169     /// initialized but its content as uninitialized. Like other pointer casts, this in general
1170     /// affects alias analysis.
1171     ShallowInitBox(Operand<'tcx>, Ty<'tcx>),
1172
1173     /// A CopyForDeref is equivalent to a read from a place at the
1174     /// codegen level, but is treated specially by drop elaboration. When such a read happens, it
1175     /// is guaranteed (via nature of the mir_opt `Derefer` in rustc_mir_transform/src/deref_separator)
1176     /// that the only use of the returned value is a deref operation, immediately
1177     /// followed by one or more projections. Drop elaboration treats this rvalue as if the
1178     /// read never happened and just projects further. This allows simplifying various MIR
1179     /// optimizations and codegen backends that previously had to handle deref operations anywhere
1180     /// in a place.
1181     CopyForDeref(Place<'tcx>),
1182 }
1183
1184 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1185 pub enum CastKind {
1186     /// An exposing pointer to address cast. A cast between a pointer and an integer type, or
1187     /// between a function pointer and an integer type.
1188     /// See the docs on `expose_addr` for more details.
1189     PointerExposeAddress,
1190     /// An address-to-pointer cast that picks up an exposed provenance.
1191     /// See the docs on `from_exposed_addr` for more details.
1192     PointerFromExposedAddress,
1193     /// All sorts of pointer-to-pointer casts. Note that reference-to-raw-ptr casts are
1194     /// translated into `&raw mut/const *r`, i.e., they are not actually casts.
1195     Pointer(PointerCast),
1196     /// Cast into a dyn* object.
1197     DynStar,
1198     IntToInt,
1199     FloatToInt,
1200     FloatToFloat,
1201     IntToFloat,
1202     PtrToPtr,
1203     FnPtrToPtr,
1204 }
1205
1206 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1207 #[derive(TypeFoldable, TypeVisitable)]
1208 pub enum AggregateKind<'tcx> {
1209     /// The type is of the element
1210     Array(Ty<'tcx>),
1211     Tuple,
1212
1213     /// The second field is the variant index. It's equal to 0 for struct
1214     /// and union expressions. The fourth field is
1215     /// active field number and is present only for union expressions
1216     /// -- e.g., for a union expression `SomeUnion { c: .. }`, the
1217     /// active field index would identity the field `c`
1218     Adt(DefId, VariantIdx, SubstsRef<'tcx>, Option<UserTypeAnnotationIndex>, Option<usize>),
1219
1220     // Note: We can use LocalDefId since closures and generators a deaggregated
1221     // before codegen.
1222     Closure(LocalDefId, SubstsRef<'tcx>),
1223     Generator(LocalDefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
1224 }
1225
1226 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, Hash, HashStable)]
1227 pub enum NullOp {
1228     /// Returns the size of a value of that type
1229     SizeOf,
1230     /// Returns the minimum alignment of a type
1231     AlignOf,
1232 }
1233
1234 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
1235 #[derive(HashStable, TyEncodable, TyDecodable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
1236 pub enum UnOp {
1237     /// The `!` operator for logical inversion
1238     Not,
1239     /// The `-` operator for negation
1240     Neg,
1241 }
1242
1243 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash)]
1244 #[derive(TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable)]
1245 pub enum BinOp {
1246     /// The `+` operator (addition)
1247     Add,
1248     /// The `-` operator (subtraction)
1249     Sub,
1250     /// The `*` operator (multiplication)
1251     Mul,
1252     /// The `/` operator (division)
1253     ///
1254     /// Division by zero is UB, because the compiler should have inserted checks
1255     /// prior to this.
1256     Div,
1257     /// The `%` operator (modulus)
1258     ///
1259     /// Using zero as the modulus (second operand) is UB, because the compiler
1260     /// should have inserted checks prior to this.
1261     Rem,
1262     /// The `^` operator (bitwise xor)
1263     BitXor,
1264     /// The `&` operator (bitwise and)
1265     BitAnd,
1266     /// The `|` operator (bitwise or)
1267     BitOr,
1268     /// The `<<` operator (shift left)
1269     ///
1270     /// The offset is truncated to the size of the first operand before shifting.
1271     Shl,
1272     /// The `>>` operator (shift right)
1273     ///
1274     /// The offset is truncated to the size of the first operand before shifting.
1275     Shr,
1276     /// The `==` operator (equality)
1277     Eq,
1278     /// The `<` operator (less than)
1279     Lt,
1280     /// The `<=` operator (less than or equal to)
1281     Le,
1282     /// The `!=` operator (not equal to)
1283     Ne,
1284     /// The `>=` operator (greater than or equal to)
1285     Ge,
1286     /// The `>` operator (greater than)
1287     Gt,
1288     /// The `ptr.offset` operator
1289     Offset,
1290 }
1291
1292 // Some nodes are used a lot. Make sure they don't unintentionally get bigger.
1293 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
1294 mod size_asserts {
1295     use super::*;
1296     // tidy-alphabetical-start
1297     static_assert_size!(AggregateKind<'_>, 40);
1298     static_assert_size!(Operand<'_>, 24);
1299     static_assert_size!(Place<'_>, 16);
1300     static_assert_size!(PlaceElem<'_>, 24);
1301     static_assert_size!(Rvalue<'_>, 40);
1302     // tidy-alphabetical-end
1303 }