]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/instance.rs
Folding revamp.
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / instance.rs
1 use crate::middle::codegen_fn_attrs::CodegenFnAttrFlags;
2 use crate::ty::print::{FmtPrinter, Printer};
3 use crate::ty::subst::{InternalSubsts, Subst};
4 use crate::ty::{self, EarlyBinder, SubstsRef, Ty, TyCtxt, TypeFoldable, TypeSuperFoldable};
5 use rustc_errors::ErrorGuaranteed;
6 use rustc_hir::def::Namespace;
7 use rustc_hir::def_id::{CrateNum, DefId};
8 use rustc_hir::lang_items::LangItem;
9 use rustc_macros::HashStable;
10 use rustc_middle::ty::normalize_erasing_regions::NormalizationError;
11 use rustc_span::Symbol;
12
13 use std::fmt;
14
15 /// A monomorphized `InstanceDef`.
16 ///
17 /// Monomorphization happens on-the-fly and no monomorphized MIR is ever created. Instead, this type
18 /// simply couples a potentially generic `InstanceDef` with some substs, and codegen and const eval
19 /// will do all required substitution as they run.
20 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
21 #[derive(HashStable, Lift)]
22 pub struct Instance<'tcx> {
23     pub def: InstanceDef<'tcx>,
24     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
25 }
26
27 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
28 #[derive(TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable)]
29 pub enum InstanceDef<'tcx> {
30     /// A user-defined callable item.
31     ///
32     /// This includes:
33     /// - `fn` items
34     /// - closures
35     /// - generators
36     Item(ty::WithOptConstParam<DefId>),
37
38     /// An intrinsic `fn` item (with `"rust-intrinsic"` or `"platform-intrinsic"` ABI).
39     ///
40     /// Alongside `Virtual`, this is the only `InstanceDef` that does not have its own callable MIR.
41     /// Instead, codegen and const eval "magically" evaluate calls to intrinsics purely in the
42     /// caller.
43     Intrinsic(DefId),
44
45     /// `<T as Trait>::method` where `method` receives unsizeable `self: Self` (part of the
46     /// `unsized_locals` feature).
47     ///
48     /// The generated shim will take `Self` via `*mut Self` - conceptually this is `&owned Self` -
49     /// and dereference the argument to call the original function.
50     VtableShim(DefId),
51
52     /// `fn()` pointer where the function itself cannot be turned into a pointer.
53     ///
54     /// One example is `<dyn Trait as Trait>::fn`, where the shim contains
55     /// a virtual call, which codegen supports only via a direct call to the
56     /// `<dyn Trait as Trait>::fn` instance (an `InstanceDef::Virtual`).
57     ///
58     /// Another example is functions annotated with `#[track_caller]`, which
59     /// must have their implicit caller location argument populated for a call.
60     /// Because this is a required part of the function's ABI but can't be tracked
61     /// as a property of the function pointer, we use a single "caller location"
62     /// (the definition of the function itself).
63     ReifyShim(DefId),
64
65     /// `<fn() as FnTrait>::call_*` (generated `FnTrait` implementation for `fn()` pointers).
66     ///
67     /// `DefId` is `FnTrait::call_*`.
68     FnPtrShim(DefId, Ty<'tcx>),
69
70     /// Dynamic dispatch to `<dyn Trait as Trait>::fn`.
71     ///
72     /// This `InstanceDef` does not have callable MIR. Calls to `Virtual` instances must be
73     /// codegen'd as virtual calls through the vtable.
74     ///
75     /// If this is reified to a `fn` pointer, a `ReifyShim` is used (see `ReifyShim` above for more
76     /// details on that).
77     Virtual(DefId, usize),
78
79     /// `<[FnMut closure] as FnOnce>::call_once`.
80     ///
81     /// The `DefId` is the ID of the `call_once` method in `FnOnce`.
82     ClosureOnceShim { call_once: DefId, track_caller: bool },
83
84     /// `core::ptr::drop_in_place::<T>`.
85     ///
86     /// The `DefId` is for `core::ptr::drop_in_place`.
87     /// The `Option<Ty<'tcx>>` is either `Some(T)`, or `None` for empty drop
88     /// glue.
89     DropGlue(DefId, Option<Ty<'tcx>>),
90
91     /// Compiler-generated `<T as Clone>::clone` implementation.
92     ///
93     /// For all types that automatically implement `Copy`, a trivial `Clone` impl is provided too.
94     /// Additionally, arrays, tuples, and closures get a `Clone` shim even if they aren't `Copy`.
95     ///
96     /// The `DefId` is for `Clone::clone`, the `Ty` is the type `T` with the builtin `Clone` impl.
97     CloneShim(DefId, Ty<'tcx>),
98 }
99
100 impl<'tcx> Instance<'tcx> {
101     /// Returns the `Ty` corresponding to this `Instance`, with generic substitutions applied and
102     /// lifetimes erased, allowing a `ParamEnv` to be specified for use during normalization.
103     pub fn ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ty::ParamEnv<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
104         let ty = tcx.type_of(self.def.def_id());
105         tcx.subst_and_normalize_erasing_regions(self.substs, param_env, ty)
106     }
107
108     /// Finds a crate that contains a monomorphization of this instance that
109     /// can be linked to from the local crate. A return value of `None` means
110     /// no upstream crate provides such an exported monomorphization.
111     ///
112     /// This method already takes into account the global `-Zshare-generics`
113     /// setting, always returning `None` if `share-generics` is off.
114     pub fn upstream_monomorphization(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<CrateNum> {
115         // If we are not in share generics mode, we don't link to upstream
116         // monomorphizations but always instantiate our own internal versions
117         // instead.
118         if !tcx.sess.opts.share_generics() {
119             return None;
120         }
121
122         // If this is an item that is defined in the local crate, no upstream
123         // crate can know about it/provide a monomorphization.
124         if self.def_id().is_local() {
125             return None;
126         }
127
128         // If this a non-generic instance, it cannot be a shared monomorphization.
129         self.substs.non_erasable_generics().next()?;
130
131         match self.def {
132             InstanceDef::Item(def) => tcx
133                 .upstream_monomorphizations_for(def.did)
134                 .and_then(|monos| monos.get(&self.substs).cloned()),
135             InstanceDef::DropGlue(_, Some(_)) => tcx.upstream_drop_glue_for(self.substs),
136             _ => None,
137         }
138     }
139 }
140
141 impl<'tcx> InstanceDef<'tcx> {
142     #[inline]
143     pub fn def_id(self) -> DefId {
144         match self {
145             InstanceDef::Item(def) => def.did,
146             InstanceDef::VtableShim(def_id)
147             | InstanceDef::ReifyShim(def_id)
148             | InstanceDef::FnPtrShim(def_id, _)
149             | InstanceDef::Virtual(def_id, _)
150             | InstanceDef::Intrinsic(def_id)
151             | InstanceDef::ClosureOnceShim { call_once: def_id, track_caller: _ }
152             | InstanceDef::DropGlue(def_id, _)
153             | InstanceDef::CloneShim(def_id, _) => def_id,
154         }
155     }
156
157     /// Returns the `DefId` of instances which might not require codegen locally.
158     pub fn def_id_if_not_guaranteed_local_codegen(self) -> Option<DefId> {
159         match self {
160             ty::InstanceDef::Item(def) => Some(def.did),
161             ty::InstanceDef::DropGlue(def_id, Some(_)) => Some(def_id),
162             InstanceDef::VtableShim(..)
163             | InstanceDef::ReifyShim(..)
164             | InstanceDef::FnPtrShim(..)
165             | InstanceDef::Virtual(..)
166             | InstanceDef::Intrinsic(..)
167             | InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
168             | InstanceDef::DropGlue(..)
169             | InstanceDef::CloneShim(..) => None,
170         }
171     }
172
173     #[inline]
174     pub fn with_opt_param(self) -> ty::WithOptConstParam<DefId> {
175         match self {
176             InstanceDef::Item(def) => def,
177             InstanceDef::VtableShim(def_id)
178             | InstanceDef::ReifyShim(def_id)
179             | InstanceDef::FnPtrShim(def_id, _)
180             | InstanceDef::Virtual(def_id, _)
181             | InstanceDef::Intrinsic(def_id)
182             | InstanceDef::ClosureOnceShim { call_once: def_id, track_caller: _ }
183             | InstanceDef::DropGlue(def_id, _)
184             | InstanceDef::CloneShim(def_id, _) => ty::WithOptConstParam::unknown(def_id),
185         }
186     }
187
188     #[inline]
189     pub fn get_attrs(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, attr: Symbol) -> ty::Attributes<'tcx> {
190         tcx.get_attrs(self.def_id(), attr)
191     }
192
193     /// Returns `true` if the LLVM version of this instance is unconditionally
194     /// marked with `inline`. This implies that a copy of this instance is
195     /// generated in every codegen unit.
196     /// Note that this is only a hint. See the documentation for
197     /// `generates_cgu_internal_copy` for more information.
198     pub fn requires_inline(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
199         use rustc_hir::definitions::DefPathData;
200         let def_id = match *self {
201             ty::InstanceDef::Item(def) => def.did,
202             ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_)) => return false,
203             _ => return true,
204         };
205         matches!(
206             tcx.def_key(def_id).disambiguated_data.data,
207             DefPathData::Ctor | DefPathData::ClosureExpr
208         )
209     }
210
211     /// Returns `true` if the machine code for this instance is instantiated in
212     /// each codegen unit that references it.
213     /// Note that this is only a hint! The compiler can globally decide to *not*
214     /// do this in order to speed up compilation. CGU-internal copies are
215     /// only exist to enable inlining. If inlining is not performed (e.g. at
216     /// `-Copt-level=0`) then the time for generating them is wasted and it's
217     /// better to create a single copy with external linkage.
218     pub fn generates_cgu_internal_copy(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
219         if self.requires_inline(tcx) {
220             return true;
221         }
222         if let ty::InstanceDef::DropGlue(.., Some(ty)) = *self {
223             // Drop glue generally wants to be instantiated at every codegen
224             // unit, but without an #[inline] hint. We should make this
225             // available to normal end-users.
226             if tcx.sess.opts.incremental.is_none() {
227                 return true;
228             }
229             // When compiling with incremental, we can generate a *lot* of
230             // codegen units. Including drop glue into all of them has a
231             // considerable compile time cost.
232             //
233             // We include enums without destructors to allow, say, optimizing
234             // drops of `Option::None` before LTO. We also respect the intent of
235             // `#[inline]` on `Drop::drop` implementations.
236             return ty.ty_adt_def().map_or(true, |adt_def| {
237                 adt_def.destructor(tcx).map_or_else(
238                     || adt_def.is_enum(),
239                     |dtor| tcx.codegen_fn_attrs(dtor.did).requests_inline(),
240                 )
241             });
242         }
243         tcx.codegen_fn_attrs(self.def_id()).requests_inline()
244     }
245
246     pub fn requires_caller_location(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> bool {
247         match *self {
248             InstanceDef::Item(ty::WithOptConstParam { did: def_id, .. })
249             | InstanceDef::Virtual(def_id, _) => {
250                 tcx.body_codegen_attrs(def_id).flags.contains(CodegenFnAttrFlags::TRACK_CALLER)
251             }
252             InstanceDef::ClosureOnceShim { call_once: _, track_caller } => track_caller,
253             _ => false,
254         }
255     }
256
257     /// Returns `true` when the MIR body associated with this instance should be monomorphized
258     /// by its users (e.g. codegen or miri) by substituting the `substs` from `Instance` (see
259     /// `Instance::substs_for_mir_body`).
260     ///
261     /// Otherwise, returns `false` only for some kinds of shims where the construction of the MIR
262     /// body should perform necessary substitutions.
263     pub fn has_polymorphic_mir_body(&self) -> bool {
264         match *self {
265             InstanceDef::CloneShim(..)
266             | InstanceDef::FnPtrShim(..)
267             | InstanceDef::DropGlue(_, Some(_)) => false,
268             InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
269             | InstanceDef::DropGlue(..)
270             | InstanceDef::Item(_)
271             | InstanceDef::Intrinsic(..)
272             | InstanceDef::ReifyShim(..)
273             | InstanceDef::Virtual(..)
274             | InstanceDef::VtableShim(..) => true,
275         }
276     }
277 }
278
279 impl<'tcx> fmt::Display for Instance<'tcx> {
280     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
281         ty::tls::with(|tcx| {
282             let substs = tcx.lift(self.substs).expect("could not lift for printing");
283             let s = FmtPrinter::new(tcx, Namespace::ValueNS)
284                 .print_def_path(self.def_id(), substs)?
285                 .into_buffer();
286             f.write_str(&s)
287         })?;
288
289         match self.def {
290             InstanceDef::Item(_) => Ok(()),
291             InstanceDef::VtableShim(_) => write!(f, " - shim(vtable)"),
292             InstanceDef::ReifyShim(_) => write!(f, " - shim(reify)"),
293             InstanceDef::Intrinsic(_) => write!(f, " - intrinsic"),
294             InstanceDef::Virtual(_, num) => write!(f, " - virtual#{}", num),
295             InstanceDef::FnPtrShim(_, ty) => write!(f, " - shim({})", ty),
296             InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } => write!(f, " - shim"),
297             InstanceDef::DropGlue(_, None) => write!(f, " - shim(None)"),
298             InstanceDef::DropGlue(_, Some(ty)) => write!(f, " - shim(Some({}))", ty),
299             InstanceDef::CloneShim(_, ty) => write!(f, " - shim({})", ty),
300         }
301     }
302 }
303
304 impl<'tcx> Instance<'tcx> {
305     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> Instance<'tcx> {
306         assert!(
307             !substs.has_escaping_bound_vars(),
308             "substs of instance {:?} not normalized for codegen: {:?}",
309             def_id,
310             substs
311         );
312         Instance { def: InstanceDef::Item(ty::WithOptConstParam::unknown(def_id)), substs }
313     }
314
315     pub fn mono(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Instance<'tcx> {
316         let substs = InternalSubsts::for_item(tcx, def_id, |param, _| match param.kind {
317             ty::GenericParamDefKind::Lifetime => tcx.lifetimes.re_erased.into(),
318             ty::GenericParamDefKind::Type { .. } => {
319                 bug!("Instance::mono: {:?} has type parameters", def_id)
320             }
321             ty::GenericParamDefKind::Const { .. } => {
322                 bug!("Instance::mono: {:?} has const parameters", def_id)
323             }
324         });
325
326         Instance::new(def_id, substs)
327     }
328
329     #[inline]
330     pub fn def_id(&self) -> DefId {
331         self.def.def_id()
332     }
333
334     /// Resolves a `(def_id, substs)` pair to an (optional) instance -- most commonly,
335     /// this is used to find the precise code that will run for a trait method invocation,
336     /// if known.
337     ///
338     /// Returns `Ok(None)` if we cannot resolve `Instance` to a specific instance.
339     /// For example, in a context like this,
340     ///
341     /// ```ignore (illustrative)
342     /// fn foo<T: Debug>(t: T) { ... }
343     /// ```
344     ///
345     /// trying to resolve `Debug::fmt` applied to `T` will yield `Ok(None)`, because we do not
346     /// know what code ought to run. (Note that this setting is also affected by the
347     /// `RevealMode` in the parameter environment.)
348     ///
349     /// Presuming that coherence and type-check have succeeded, if this method is invoked
350     /// in a monomorphic context (i.e., like during codegen), then it is guaranteed to return
351     /// `Ok(Some(instance))`.
352     ///
353     /// Returns `Err(ErrorGuaranteed)` when the `Instance` resolution process
354     /// couldn't complete due to errors elsewhere - this is distinct
355     /// from `Ok(None)` to avoid misleading diagnostics when an error
356     /// has already been/will be emitted, for the original cause
357     pub fn resolve(
358         tcx: TyCtxt<'tcx>,
359         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
360         def_id: DefId,
361         substs: SubstsRef<'tcx>,
362     ) -> Result<Option<Instance<'tcx>>, ErrorGuaranteed> {
363         Instance::resolve_opt_const_arg(
364             tcx,
365             param_env,
366             ty::WithOptConstParam::unknown(def_id),
367             substs,
368         )
369     }
370
371     // This should be kept up to date with `resolve`.
372     #[instrument(level = "debug", skip(tcx))]
373     pub fn resolve_opt_const_arg(
374         tcx: TyCtxt<'tcx>,
375         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
376         def: ty::WithOptConstParam<DefId>,
377         substs: SubstsRef<'tcx>,
378     ) -> Result<Option<Instance<'tcx>>, ErrorGuaranteed> {
379         // All regions in the result of this query are erased, so it's
380         // fine to erase all of the input regions.
381
382         // HACK(eddyb) erase regions in `substs` first, so that `param_env.and(...)`
383         // below is more likely to ignore the bounds in scope (e.g. if the only
384         // generic parameters mentioned by `substs` were lifetime ones).
385         let substs = tcx.erase_regions(substs);
386
387         // FIXME(eddyb) should this always use `param_env.with_reveal_all()`?
388         if let Some((did, param_did)) = def.as_const_arg() {
389             tcx.resolve_instance_of_const_arg(
390                 tcx.erase_regions(param_env.and((did, param_did, substs))),
391             )
392         } else {
393             tcx.resolve_instance(tcx.erase_regions(param_env.and((def.did, substs))))
394         }
395     }
396
397     pub fn resolve_for_fn_ptr(
398         tcx: TyCtxt<'tcx>,
399         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
400         def_id: DefId,
401         substs: SubstsRef<'tcx>,
402     ) -> Option<Instance<'tcx>> {
403         debug!("resolve(def_id={:?}, substs={:?})", def_id, substs);
404         // Use either `resolve_closure` or `resolve_for_vtable`
405         assert!(!tcx.is_closure(def_id), "Called `resolve_for_fn_ptr` on closure: {:?}", def_id);
406         Instance::resolve(tcx, param_env, def_id, substs).ok().flatten().map(|mut resolved| {
407             match resolved.def {
408                 InstanceDef::Item(def) if resolved.def.requires_caller_location(tcx) => {
409                     debug!(" => fn pointer created for function with #[track_caller]");
410                     resolved.def = InstanceDef::ReifyShim(def.did);
411                 }
412                 InstanceDef::Virtual(def_id, _) => {
413                     debug!(" => fn pointer created for virtual call");
414                     resolved.def = InstanceDef::ReifyShim(def_id);
415                 }
416                 _ => {}
417             }
418
419             resolved
420         })
421     }
422
423     pub fn resolve_for_vtable(
424         tcx: TyCtxt<'tcx>,
425         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
426         def_id: DefId,
427         substs: SubstsRef<'tcx>,
428     ) -> Option<Instance<'tcx>> {
429         debug!("resolve_for_vtable(def_id={:?}, substs={:?})", def_id, substs);
430         let fn_sig = tcx.fn_sig(def_id);
431         let is_vtable_shim = !fn_sig.inputs().skip_binder().is_empty()
432             && fn_sig.input(0).skip_binder().is_param(0)
433             && tcx.generics_of(def_id).has_self;
434         if is_vtable_shim {
435             debug!(" => associated item with unsizeable self: Self");
436             Some(Instance { def: InstanceDef::VtableShim(def_id), substs })
437         } else {
438             Instance::resolve(tcx, param_env, def_id, substs).ok().flatten().map(|mut resolved| {
439                 match resolved.def {
440                     InstanceDef::Item(def) => {
441                         // We need to generate a shim when we cannot guarantee that
442                         // the caller of a trait object method will be aware of
443                         // `#[track_caller]` - this ensures that the caller
444                         // and callee ABI will always match.
445                         //
446                         // The shim is generated when all of these conditions are met:
447                         //
448                         // 1) The underlying method expects a caller location parameter
449                         // in the ABI
450                         if resolved.def.requires_caller_location(tcx)
451                             // 2) The caller location parameter comes from having `#[track_caller]`
452                             // on the implementation, and *not* on the trait method.
453                             && !tcx.should_inherit_track_caller(def.did)
454                             // If the method implementation comes from the trait definition itself
455                             // (e.g. `trait Foo { #[track_caller] my_fn() { /* impl */ } }`),
456                             // then we don't need to generate a shim. This check is needed because
457                             // `should_inherit_track_caller` returns `false` if our method
458                             // implementation comes from the trait block, and not an impl block
459                             && !matches!(
460                                 tcx.opt_associated_item(def.did),
461                                 Some(ty::AssocItem {
462                                     container: ty::AssocItemContainer::TraitContainer(_),
463                                     ..
464                                 })
465                             )
466                         {
467                             if tcx.is_closure(def.did) {
468                                 debug!(" => vtable fn pointer created for closure with #[track_caller]: {:?} for method {:?} {:?}",
469                                        def.did, def_id, substs);
470
471                                 // Create a shim for the `FnOnce/FnMut/Fn` method we are calling
472                                 // - unlike functions, invoking a closure always goes through a
473                                 // trait.
474                                 resolved = Instance { def: InstanceDef::ReifyShim(def_id), substs };
475                             } else {
476                                 debug!(
477                                     " => vtable fn pointer created for function with #[track_caller]: {:?}", def.did
478                                 );
479                                 resolved.def = InstanceDef::ReifyShim(def.did);
480                             }
481                         }
482                     }
483                     InstanceDef::Virtual(def_id, _) => {
484                         debug!(" => vtable fn pointer created for virtual call");
485                         resolved.def = InstanceDef::ReifyShim(def_id);
486                     }
487                     _ => {}
488                 }
489
490                 resolved
491             })
492         }
493     }
494
495     pub fn resolve_closure(
496         tcx: TyCtxt<'tcx>,
497         def_id: DefId,
498         substs: ty::SubstsRef<'tcx>,
499         requested_kind: ty::ClosureKind,
500     ) -> Instance<'tcx> {
501         let actual_kind = substs.as_closure().kind();
502
503         match needs_fn_once_adapter_shim(actual_kind, requested_kind) {
504             Ok(true) => Instance::fn_once_adapter_instance(tcx, def_id, substs),
505             _ => Instance::new(def_id, substs),
506         }
507     }
508
509     pub fn resolve_drop_in_place(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> ty::Instance<'tcx> {
510         let def_id = tcx.require_lang_item(LangItem::DropInPlace, None);
511         let substs = tcx.intern_substs(&[ty.into()]);
512         Instance::resolve(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs).unwrap().unwrap()
513     }
514
515     pub fn fn_once_adapter_instance(
516         tcx: TyCtxt<'tcx>,
517         closure_did: DefId,
518         substs: ty::SubstsRef<'tcx>,
519     ) -> Instance<'tcx> {
520         debug!("fn_once_adapter_shim({:?}, {:?})", closure_did, substs);
521         let fn_once = tcx.require_lang_item(LangItem::FnOnce, None);
522         let call_once = tcx
523             .associated_items(fn_once)
524             .in_definition_order()
525             .find(|it| it.kind == ty::AssocKind::Fn)
526             .unwrap()
527             .def_id;
528         let track_caller =
529             tcx.codegen_fn_attrs(closure_did).flags.contains(CodegenFnAttrFlags::TRACK_CALLER);
530         let def = ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { call_once, track_caller };
531
532         let self_ty = tcx.mk_closure(closure_did, substs);
533
534         let sig = substs.as_closure().sig();
535         let sig = tcx.normalize_erasing_late_bound_regions(ty::ParamEnv::reveal_all(), sig);
536         assert_eq!(sig.inputs().len(), 1);
537         let substs = tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[sig.inputs()[0].into()]);
538
539         debug!("fn_once_adapter_shim: self_ty={:?} sig={:?}", self_ty, sig);
540         Instance { def, substs }
541     }
542
543     /// Depending on the kind of `InstanceDef`, the MIR body associated with an
544     /// instance is expressed in terms of the generic parameters of `self.def_id()`, and in other
545     /// cases the MIR body is expressed in terms of the types found in the substitution array.
546     /// In the former case, we want to substitute those generic types and replace them with the
547     /// values from the substs when monomorphizing the function body. But in the latter case, we
548     /// don't want to do that substitution, since it has already been done effectively.
549     ///
550     /// This function returns `Some(substs)` in the former case and `None` otherwise -- i.e., if
551     /// this function returns `None`, then the MIR body does not require substitution during
552     /// codegen.
553     fn substs_for_mir_body(&self) -> Option<SubstsRef<'tcx>> {
554         if self.def.has_polymorphic_mir_body() { Some(self.substs) } else { None }
555     }
556
557     pub fn subst_mir<T>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, v: &T) -> T
558     where
559         T: TypeFoldable<'tcx> + Copy,
560     {
561         if let Some(substs) = self.substs_for_mir_body() {
562             EarlyBinder(*v).subst(tcx, substs)
563         } else {
564             *v
565         }
566     }
567
568     #[inline(always)]
569     pub fn subst_mir_and_normalize_erasing_regions<T>(
570         &self,
571         tcx: TyCtxt<'tcx>,
572         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
573         v: T,
574     ) -> T
575     where
576         T: TypeFoldable<'tcx> + Clone,
577     {
578         if let Some(substs) = self.substs_for_mir_body() {
579             tcx.subst_and_normalize_erasing_regions(substs, param_env, v)
580         } else {
581             tcx.normalize_erasing_regions(param_env, v)
582         }
583     }
584
585     #[inline(always)]
586     pub fn try_subst_mir_and_normalize_erasing_regions<T>(
587         &self,
588         tcx: TyCtxt<'tcx>,
589         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
590         v: T,
591     ) -> Result<T, NormalizationError<'tcx>>
592     where
593         T: TypeFoldable<'tcx> + Clone,
594     {
595         if let Some(substs) = self.substs_for_mir_body() {
596             tcx.try_subst_and_normalize_erasing_regions(substs, param_env, v)
597         } else {
598             tcx.try_normalize_erasing_regions(param_env, v)
599         }
600     }
601
602     /// Returns a new `Instance` where generic parameters in `instance.substs` are replaced by
603     /// identity parameters if they are determined to be unused in `instance.def`.
604     pub fn polymorphize(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Self {
605         debug!("polymorphize: running polymorphization analysis");
606         if !tcx.sess.opts.debugging_opts.polymorphize {
607             return self;
608         }
609
610         let polymorphized_substs = polymorphize(tcx, self.def, self.substs);
611         debug!("polymorphize: self={:?} polymorphized_substs={:?}", self, polymorphized_substs);
612         Self { def: self.def, substs: polymorphized_substs }
613     }
614 }
615
616 fn polymorphize<'tcx>(
617     tcx: TyCtxt<'tcx>,
618     instance: ty::InstanceDef<'tcx>,
619     substs: SubstsRef<'tcx>,
620 ) -> SubstsRef<'tcx> {
621     debug!("polymorphize({:?}, {:?})", instance, substs);
622     let unused = tcx.unused_generic_params(instance);
623     debug!("polymorphize: unused={:?}", unused);
624
625     // If this is a closure or generator then we need to handle the case where another closure
626     // from the function is captured as an upvar and hasn't been polymorphized. In this case,
627     // the unpolymorphized upvar closure would result in a polymorphized closure producing
628     // multiple mono items (and eventually symbol clashes).
629     let def_id = instance.def_id();
630     let upvars_ty = if tcx.is_closure(def_id) {
631         Some(substs.as_closure().tupled_upvars_ty())
632     } else if tcx.type_of(def_id).is_generator() {
633         Some(substs.as_generator().tupled_upvars_ty())
634     } else {
635         None
636     };
637     let has_upvars = upvars_ty.map_or(false, |ty| !ty.tuple_fields().is_empty());
638     debug!("polymorphize: upvars_ty={:?} has_upvars={:?}", upvars_ty, has_upvars);
639
640     struct PolymorphizationFolder<'tcx> {
641         tcx: TyCtxt<'tcx>,
642     }
643
644     impl<'tcx> ty::TypeFolder<'tcx> for PolymorphizationFolder<'tcx> {
645         fn tcx<'a>(&'a self) -> TyCtxt<'tcx> {
646             self.tcx
647         }
648
649         fn fold_ty(&mut self, ty: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
650             debug!("fold_ty: ty={:?}", ty);
651             match *ty.kind() {
652                 ty::Closure(def_id, substs) => {
653                     let polymorphized_substs = polymorphize(
654                         self.tcx,
655                         ty::InstanceDef::Item(ty::WithOptConstParam::unknown(def_id)),
656                         substs,
657                     );
658                     if substs == polymorphized_substs {
659                         ty
660                     } else {
661                         self.tcx.mk_closure(def_id, polymorphized_substs)
662                     }
663                 }
664                 ty::Generator(def_id, substs, movability) => {
665                     let polymorphized_substs = polymorphize(
666                         self.tcx,
667                         ty::InstanceDef::Item(ty::WithOptConstParam::unknown(def_id)),
668                         substs,
669                     );
670                     if substs == polymorphized_substs {
671                         ty
672                     } else {
673                         self.tcx.mk_generator(def_id, polymorphized_substs, movability)
674                     }
675                 }
676                 _ => ty.super_fold_with(self),
677             }
678         }
679     }
680
681     InternalSubsts::for_item(tcx, def_id, |param, _| {
682         let is_unused = unused.contains(param.index).unwrap_or(false);
683         debug!("polymorphize: param={:?} is_unused={:?}", param, is_unused);
684         match param.kind {
685             // Upvar case: If parameter is a type parameter..
686             ty::GenericParamDefKind::Type { .. } if
687                 // ..and has upvars..
688                 has_upvars &&
689                 // ..and this param has the same type as the tupled upvars..
690                 upvars_ty == Some(substs[param.index as usize].expect_ty()) => {
691                     // ..then double-check that polymorphization marked it used..
692                     debug_assert!(!is_unused);
693                     // ..and polymorphize any closures/generators captured as upvars.
694                     let upvars_ty = upvars_ty.unwrap();
695                     let polymorphized_upvars_ty = upvars_ty.fold_with(
696                         &mut PolymorphizationFolder { tcx });
697                     debug!("polymorphize: polymorphized_upvars_ty={:?}", polymorphized_upvars_ty);
698                     ty::GenericArg::from(polymorphized_upvars_ty)
699                 },
700
701             // Simple case: If parameter is a const or type parameter..
702             ty::GenericParamDefKind::Const { .. } | ty::GenericParamDefKind::Type { .. } if
703                 // ..and is within range and unused..
704                 unused.contains(param.index).unwrap_or(false) =>
705                     // ..then use the identity for this parameter.
706                     tcx.mk_param_from_def(param),
707
708             // Otherwise, use the parameter as before.
709             _ => substs[param.index as usize],
710         }
711     })
712 }
713
714 fn needs_fn_once_adapter_shim(
715     actual_closure_kind: ty::ClosureKind,
716     trait_closure_kind: ty::ClosureKind,
717 ) -> Result<bool, ()> {
718     match (actual_closure_kind, trait_closure_kind) {
719         (ty::ClosureKind::Fn, ty::ClosureKind::Fn)
720         | (ty::ClosureKind::FnMut, ty::ClosureKind::FnMut)
721         | (ty::ClosureKind::FnOnce, ty::ClosureKind::FnOnce) => {
722             // No adapter needed.
723             Ok(false)
724         }
725         (ty::ClosureKind::Fn, ty::ClosureKind::FnMut) => {
726             // The closure fn `llfn` is a `fn(&self, ...)`.  We want a
727             // `fn(&mut self, ...)`. In fact, at codegen time, these are
728             // basically the same thing, so we can just return llfn.
729             Ok(false)
730         }
731         (ty::ClosureKind::Fn | ty::ClosureKind::FnMut, ty::ClosureKind::FnOnce) => {
732             // The closure fn `llfn` is a `fn(&self, ...)` or `fn(&mut
733             // self, ...)`.  We want a `fn(self, ...)`. We can produce
734             // this by doing something like:
735             //
736             //     fn call_once(self, ...) { call_mut(&self, ...) }
737             //     fn call_once(mut self, ...) { call_mut(&mut self, ...) }
738             //
739             // These are both the same at codegen time.
740             Ok(true)
741         }
742         (ty::ClosureKind::FnMut | ty::ClosureKind::FnOnce, _) => Err(()),
743     }
744 }