]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/mod.rs
Rollup merge of #85852 - m-ou-se:machineapplicable-docs, r=nikomatsakis
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / mod.rs
1 //! Defines how the compiler represents types internally.
2 //!
3 //! Two important entities in this module are:
4 //!
5 //! - [`rustc_middle::ty::Ty`], used to represent the semantics of a type.
6 //! - [`rustc_middle::ty::TyCtxt`], the central data structure in the compiler.
7 //!
8 //! For more information, see ["The `ty` module: representing types"] in the ructc-dev-guide.
9 //!
10 //! ["The `ty` module: representing types"]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/ty.html
11
12 pub use self::fold::{TypeFoldable, TypeFolder, TypeVisitor};
13 pub use self::AssocItemContainer::*;
14 pub use self::BorrowKind::*;
15 pub use self::IntVarValue::*;
16 pub use self::Variance::*;
17 pub use adt::*;
18 pub use assoc::*;
19 pub use closure::*;
20 pub use generics::*;
21
22 use crate::hir::exports::ExportMap;
23 use crate::ich::StableHashingContext;
24 use crate::middle::cstore::CrateStoreDyn;
25 use crate::mir::{Body, GeneratorLayout};
26 use crate::traits::{self, Reveal};
27 use crate::ty;
28 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
29 use crate::ty::util::Discr;
30 use rustc_ast as ast;
31 use rustc_attr as attr;
32 use rustc_data_structures::captures::Captures;
33 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
34 use rustc_data_structures::stable_hasher::{HashStable, StableHasher};
35 use rustc_data_structures::sync::{self, par_iter, ParallelIterator};
36 use rustc_data_structures::tagged_ptr::CopyTaggedPtr;
37 use rustc_hir as hir;
38 use rustc_hir::def::{CtorKind, CtorOf, DefKind, Res};
39 use rustc_hir::def_id::{CrateNum, DefId, LocalDefId, LocalDefIdMap, CRATE_DEF_INDEX};
40 use rustc_hir::{Constness, Node};
41 use rustc_macros::HashStable;
42 use rustc_span::hygiene::ExpnId;
43 use rustc_span::symbol::{kw, Ident, Symbol};
44 use rustc_span::Span;
45 use rustc_target::abi::Align;
46
47 use std::cmp::Ordering;
48 use std::hash::{Hash, Hasher};
49 use std::ops::ControlFlow;
50 use std::{fmt, ptr, str};
51
52 pub use crate::ty::diagnostics::*;
53 pub use rustc_type_ir::InferTy::*;
54 pub use rustc_type_ir::*;
55
56 pub use self::binding::BindingMode;
57 pub use self::binding::BindingMode::*;
58 pub use self::consts::{Const, ConstInt, ConstKind, InferConst, ScalarInt, Unevaluated, ValTree};
59 pub use self::context::{
60     tls, CanonicalUserType, CanonicalUserTypeAnnotation, CanonicalUserTypeAnnotations,
61     CtxtInterners, DelaySpanBugEmitted, FreeRegionInfo, GeneratorInteriorTypeCause, GlobalCtxt,
62     Lift, ResolvedOpaqueTy, TyCtxt, TypeckResults, UserType, UserTypeAnnotationIndex,
63 };
64 pub use self::instance::{Instance, InstanceDef};
65 pub use self::list::List;
66 pub use self::sty::BoundRegionKind::*;
67 pub use self::sty::RegionKind::*;
68 pub use self::sty::TyKind::*;
69 pub use self::sty::{
70     Binder, BoundRegion, BoundRegionKind, BoundTy, BoundTyKind, BoundVar, BoundVariableKind,
71     CanonicalPolyFnSig, ClosureSubsts, ClosureSubstsParts, ConstVid, EarlyBoundRegion,
72     ExistentialPredicate, ExistentialProjection, ExistentialTraitRef, FnSig, FreeRegion, GenSig,
73     GeneratorSubsts, GeneratorSubstsParts, ParamConst, ParamTy, PolyExistentialProjection,
74     PolyExistentialTraitRef, PolyFnSig, PolyGenSig, PolyTraitRef, ProjectionTy, Region, RegionKind,
75     RegionVid, TraitRef, TyKind, TypeAndMut, UpvarSubsts,
76 };
77 pub use self::trait_def::TraitDef;
78
79 pub mod _match;
80 pub mod adjustment;
81 pub mod binding;
82 pub mod cast;
83 pub mod codec;
84 pub mod error;
85 pub mod fast_reject;
86 pub mod flags;
87 pub mod fold;
88 pub mod inhabitedness;
89 pub mod layout;
90 pub mod normalize_erasing_regions;
91 pub mod outlives;
92 pub mod print;
93 pub mod query;
94 pub mod relate;
95 pub mod subst;
96 pub mod trait_def;
97 pub mod util;
98 pub mod walk;
99
100 mod adt;
101 mod assoc;
102 mod closure;
103 mod consts;
104 mod context;
105 mod diagnostics;
106 mod erase_regions;
107 mod generics;
108 mod instance;
109 mod list;
110 mod structural_impls;
111 mod sty;
112
113 // Data types
114
115 pub struct ResolverOutputs {
116     pub definitions: rustc_hir::definitions::Definitions,
117     pub cstore: Box<CrateStoreDyn>,
118     pub visibilities: FxHashMap<LocalDefId, Visibility>,
119     pub extern_crate_map: FxHashMap<LocalDefId, CrateNum>,
120     pub maybe_unused_trait_imports: FxHashSet<LocalDefId>,
121     pub maybe_unused_extern_crates: Vec<(LocalDefId, Span)>,
122     pub export_map: ExportMap<LocalDefId>,
123     pub glob_map: FxHashMap<LocalDefId, FxHashSet<Symbol>>,
124     /// Extern prelude entries. The value is `true` if the entry was introduced
125     /// via `extern crate` item and not `--extern` option or compiler built-in.
126     pub extern_prelude: FxHashMap<Symbol, bool>,
127     pub main_def: Option<MainDefinition>,
128 }
129
130 #[derive(Clone, Copy)]
131 pub struct MainDefinition {
132     pub res: Res<ast::NodeId>,
133     pub is_import: bool,
134     pub span: Span,
135 }
136
137 impl MainDefinition {
138     pub fn opt_fn_def_id(self) -> Option<DefId> {
139         if let Res::Def(DefKind::Fn, def_id) = self.res { Some(def_id) } else { None }
140     }
141 }
142
143 /// The "header" of an impl is everything outside the body: a Self type, a trait
144 /// ref (in the case of a trait impl), and a set of predicates (from the
145 /// bounds / where-clauses).
146 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable)]
147 pub struct ImplHeader<'tcx> {
148     pub impl_def_id: DefId,
149     pub self_ty: Ty<'tcx>,
150     pub trait_ref: Option<TraitRef<'tcx>>,
151     pub predicates: Vec<Predicate<'tcx>>,
152 }
153
154 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, Debug)]
155 pub enum ImplPolarity {
156     /// `impl Trait for Type`
157     Positive,
158     /// `impl !Trait for Type`
159     Negative,
160     /// `#[rustc_reservation_impl] impl Trait for Type`
161     ///
162     /// This is a "stability hack", not a real Rust feature.
163     /// See #64631 for details.
164     Reservation,
165 }
166
167 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Copy, Hash, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
168 pub enum Visibility {
169     /// Visible everywhere (including in other crates).
170     Public,
171     /// Visible only in the given crate-local module.
172     Restricted(DefId),
173     /// Not visible anywhere in the local crate. This is the visibility of private external items.
174     Invisible,
175 }
176
177 pub trait DefIdTree: Copy {
178     fn parent(self, id: DefId) -> Option<DefId>;
179
180     fn is_descendant_of(self, mut descendant: DefId, ancestor: DefId) -> bool {
181         if descendant.krate != ancestor.krate {
182             return false;
183         }
184
185         while descendant != ancestor {
186             match self.parent(descendant) {
187                 Some(parent) => descendant = parent,
188                 None => return false,
189             }
190         }
191         true
192     }
193 }
194
195 impl<'tcx> DefIdTree for TyCtxt<'tcx> {
196     fn parent(self, id: DefId) -> Option<DefId> {
197         self.def_key(id).parent.map(|index| DefId { index, ..id })
198     }
199 }
200
201 impl Visibility {
202     pub fn from_hir(visibility: &hir::Visibility<'_>, id: hir::HirId, tcx: TyCtxt<'_>) -> Self {
203         match visibility.node {
204             hir::VisibilityKind::Public => Visibility::Public,
205             hir::VisibilityKind::Crate(_) => Visibility::Restricted(DefId::local(CRATE_DEF_INDEX)),
206             hir::VisibilityKind::Restricted { ref path, .. } => match path.res {
207                 // If there is no resolution, `resolve` will have already reported an error, so
208                 // assume that the visibility is public to avoid reporting more privacy errors.
209                 Res::Err => Visibility::Public,
210                 def => Visibility::Restricted(def.def_id()),
211             },
212             hir::VisibilityKind::Inherited => {
213                 Visibility::Restricted(tcx.parent_module(id).to_def_id())
214             }
215         }
216     }
217
218     /// Returns `true` if an item with this visibility is accessible from the given block.
219     pub fn is_accessible_from<T: DefIdTree>(self, module: DefId, tree: T) -> bool {
220         let restriction = match self {
221             // Public items are visible everywhere.
222             Visibility::Public => return true,
223             // Private items from other crates are visible nowhere.
224             Visibility::Invisible => return false,
225             // Restricted items are visible in an arbitrary local module.
226             Visibility::Restricted(other) if other.krate != module.krate => return false,
227             Visibility::Restricted(module) => module,
228         };
229
230         tree.is_descendant_of(module, restriction)
231     }
232
233     /// Returns `true` if this visibility is at least as accessible as the given visibility
234     pub fn is_at_least<T: DefIdTree>(self, vis: Visibility, tree: T) -> bool {
235         let vis_restriction = match vis {
236             Visibility::Public => return self == Visibility::Public,
237             Visibility::Invisible => return true,
238             Visibility::Restricted(module) => module,
239         };
240
241         self.is_accessible_from(vis_restriction, tree)
242     }
243
244     // Returns `true` if this item is visible anywhere in the local crate.
245     pub fn is_visible_locally(self) -> bool {
246         match self {
247             Visibility::Public => true,
248             Visibility::Restricted(def_id) => def_id.is_local(),
249             Visibility::Invisible => false,
250         }
251     }
252 }
253
254 /// The crate variances map is computed during typeck and contains the
255 /// variance of every item in the local crate. You should not use it
256 /// directly, because to do so will make your pass dependent on the
257 /// HIR of every item in the local crate. Instead, use
258 /// `tcx.variances_of()` to get the variance for a *particular*
259 /// item.
260 #[derive(HashStable, Debug)]
261 pub struct CrateVariancesMap<'tcx> {
262     /// For each item with generics, maps to a vector of the variance
263     /// of its generics. If an item has no generics, it will have no
264     /// entry.
265     pub variances: FxHashMap<DefId, &'tcx [ty::Variance]>,
266 }
267
268 // Contains information needed to resolve types and (in the future) look up
269 // the types of AST nodes.
270 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash)]
271 pub struct CReaderCacheKey {
272     pub cnum: Option<CrateNum>,
273     pub pos: usize,
274 }
275
276 #[allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
277 pub struct TyS<'tcx> {
278     /// This field shouldn't be used directly and may be removed in the future.
279     /// Use `TyS::kind()` instead.
280     kind: TyKind<'tcx>,
281     /// This field shouldn't be used directly and may be removed in the future.
282     /// Use `TyS::flags()` instead.
283     flags: TypeFlags,
284
285     /// This is a kind of confusing thing: it stores the smallest
286     /// binder such that
287     ///
288     /// (a) the binder itself captures nothing but
289     /// (b) all the late-bound things within the type are captured
290     ///     by some sub-binder.
291     ///
292     /// So, for a type without any late-bound things, like `u32`, this
293     /// will be *innermost*, because that is the innermost binder that
294     /// captures nothing. But for a type `&'D u32`, where `'D` is a
295     /// late-bound region with De Bruijn index `D`, this would be `D + 1`
296     /// -- the binder itself does not capture `D`, but `D` is captured
297     /// by an inner binder.
298     ///
299     /// We call this concept an "exclusive" binder `D` because all
300     /// De Bruijn indices within the type are contained within `0..D`
301     /// (exclusive).
302     outer_exclusive_binder: ty::DebruijnIndex,
303 }
304
305 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
306     /// A constructor used only for internal testing.
307     #[allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
308     pub fn make_for_test(
309         kind: TyKind<'tcx>,
310         flags: TypeFlags,
311         outer_exclusive_binder: ty::DebruijnIndex,
312     ) -> TyS<'tcx> {
313         TyS { kind, flags, outer_exclusive_binder }
314     }
315 }
316
317 // `TyS` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
318 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
319 static_assert_size!(TyS<'_>, 40);
320
321 impl<'tcx> Ord for TyS<'tcx> {
322     fn cmp(&self, other: &TyS<'tcx>) -> Ordering {
323         self.kind().cmp(other.kind())
324     }
325 }
326
327 impl<'tcx> PartialOrd for TyS<'tcx> {
328     fn partial_cmp(&self, other: &TyS<'tcx>) -> Option<Ordering> {
329         Some(self.kind().cmp(other.kind()))
330     }
331 }
332
333 impl<'tcx> PartialEq for TyS<'tcx> {
334     #[inline]
335     fn eq(&self, other: &TyS<'tcx>) -> bool {
336         ptr::eq(self, other)
337     }
338 }
339 impl<'tcx> Eq for TyS<'tcx> {}
340
341 impl<'tcx> Hash for TyS<'tcx> {
342     fn hash<H: Hasher>(&self, s: &mut H) {
343         (self as *const TyS<'_>).hash(s)
344     }
345 }
346
347 impl<'a, 'tcx> HashStable<StableHashingContext<'a>> for TyS<'tcx> {
348     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
349         let ty::TyS {
350             ref kind,
351
352             // The other fields just provide fast access to information that is
353             // also contained in `kind`, so no need to hash them.
354             flags: _,
355
356             outer_exclusive_binder: _,
357         } = *self;
358
359         kind.hash_stable(hcx, hasher);
360     }
361 }
362
363 #[rustc_diagnostic_item = "Ty"]
364 pub type Ty<'tcx> = &'tcx TyS<'tcx>;
365
366 impl ty::EarlyBoundRegion {
367     /// Does this early bound region have a name? Early bound regions normally
368     /// always have names except when using anonymous lifetimes (`'_`).
369     pub fn has_name(&self) -> bool {
370         self.name != kw::UnderscoreLifetime
371     }
372 }
373
374 #[derive(Debug)]
375 crate struct PredicateInner<'tcx> {
376     kind: Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>>,
377     flags: TypeFlags,
378     /// See the comment for the corresponding field of [TyS].
379     outer_exclusive_binder: ty::DebruijnIndex,
380 }
381
382 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
383 static_assert_size!(PredicateInner<'_>, 48);
384
385 #[derive(Clone, Copy, Lift)]
386 pub struct Predicate<'tcx> {
387     inner: &'tcx PredicateInner<'tcx>,
388 }
389
390 impl<'tcx> PartialEq for Predicate<'tcx> {
391     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
392         // `self.kind` is always interned.
393         ptr::eq(self.inner, other.inner)
394     }
395 }
396
397 impl Hash for Predicate<'_> {
398     fn hash<H: Hasher>(&self, s: &mut H) {
399         (self.inner as *const PredicateInner<'_>).hash(s)
400     }
401 }
402
403 impl<'tcx> Eq for Predicate<'tcx> {}
404
405 impl<'tcx> Predicate<'tcx> {
406     /// Gets the inner `Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>>`.
407     #[inline]
408     pub fn kind(self) -> Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>> {
409         self.inner.kind
410     }
411 }
412
413 impl<'a, 'tcx> HashStable<StableHashingContext<'a>> for Predicate<'tcx> {
414     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
415         let PredicateInner {
416             ref kind,
417
418             // The other fields just provide fast access to information that is
419             // also contained in `kind`, so no need to hash them.
420             flags: _,
421             outer_exclusive_binder: _,
422         } = self.inner;
423
424         kind.hash_stable(hcx, hasher);
425     }
426 }
427
428 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
429 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
430 pub enum PredicateKind<'tcx> {
431     /// Corresponds to `where Foo: Bar<A, B, C>`. `Foo` here would be
432     /// the `Self` type of the trait reference and `A`, `B`, and `C`
433     /// would be the type parameters.
434     ///
435     /// A trait predicate will have `Constness::Const` if it originates
436     /// from a bound on a `const fn` without the `?const` opt-out (e.g.,
437     /// `const fn foobar<Foo: Bar>() {}`).
438     Trait(TraitPredicate<'tcx>, Constness),
439
440     /// `where 'a: 'b`
441     RegionOutlives(RegionOutlivesPredicate<'tcx>),
442
443     /// `where T: 'a`
444     TypeOutlives(TypeOutlivesPredicate<'tcx>),
445
446     /// `where <T as TraitRef>::Name == X`, approximately.
447     /// See the `ProjectionPredicate` struct for details.
448     Projection(ProjectionPredicate<'tcx>),
449
450     /// No syntax: `T` well-formed.
451     WellFormed(GenericArg<'tcx>),
452
453     /// Trait must be object-safe.
454     ObjectSafe(DefId),
455
456     /// No direct syntax. May be thought of as `where T: FnFoo<...>`
457     /// for some substitutions `...` and `T` being a closure type.
458     /// Satisfied (or refuted) once we know the closure's kind.
459     ClosureKind(DefId, SubstsRef<'tcx>, ClosureKind),
460
461     /// `T1 <: T2`
462     Subtype(SubtypePredicate<'tcx>),
463
464     /// Constant initializer must evaluate successfully.
465     ConstEvaluatable(ty::WithOptConstParam<DefId>, SubstsRef<'tcx>),
466
467     /// Constants must be equal. The first component is the const that is expected.
468     ConstEquate(&'tcx Const<'tcx>, &'tcx Const<'tcx>),
469
470     /// Represents a type found in the environment that we can use for implied bounds.
471     ///
472     /// Only used for Chalk.
473     TypeWellFormedFromEnv(Ty<'tcx>),
474 }
475
476 /// The crate outlives map is computed during typeck and contains the
477 /// outlives of every item in the local crate. You should not use it
478 /// directly, because to do so will make your pass dependent on the
479 /// HIR of every item in the local crate. Instead, use
480 /// `tcx.inferred_outlives_of()` to get the outlives for a *particular*
481 /// item.
482 #[derive(HashStable, Debug)]
483 pub struct CratePredicatesMap<'tcx> {
484     /// For each struct with outlive bounds, maps to a vector of the
485     /// predicate of its outlive bounds. If an item has no outlives
486     /// bounds, it will have no entry.
487     pub predicates: FxHashMap<DefId, &'tcx [(Predicate<'tcx>, Span)]>,
488 }
489
490 impl<'tcx> Predicate<'tcx> {
491     /// Performs a substitution suitable for going from a
492     /// poly-trait-ref to supertraits that must hold if that
493     /// poly-trait-ref holds. This is slightly different from a normal
494     /// substitution in terms of what happens with bound regions. See
495     /// lengthy comment below for details.
496     pub fn subst_supertrait(
497         self,
498         tcx: TyCtxt<'tcx>,
499         trait_ref: &ty::PolyTraitRef<'tcx>,
500     ) -> Predicate<'tcx> {
501         // The interaction between HRTB and supertraits is not entirely
502         // obvious. Let me walk you (and myself) through an example.
503         //
504         // Let's start with an easy case. Consider two traits:
505         //
506         //     trait Foo<'a>: Bar<'a,'a> { }
507         //     trait Bar<'b,'c> { }
508         //
509         // Now, if we have a trait reference `for<'x> T: Foo<'x>`, then
510         // we can deduce that `for<'x> T: Bar<'x,'x>`. Basically, if we
511         // knew that `Foo<'x>` (for any 'x) then we also know that
512         // `Bar<'x,'x>` (for any 'x). This more-or-less falls out from
513         // normal substitution.
514         //
515         // In terms of why this is sound, the idea is that whenever there
516         // is an impl of `T:Foo<'a>`, it must show that `T:Bar<'a,'a>`
517         // holds.  So if there is an impl of `T:Foo<'a>` that applies to
518         // all `'a`, then we must know that `T:Bar<'a,'a>` holds for all
519         // `'a`.
520         //
521         // Another example to be careful of is this:
522         //
523         //     trait Foo1<'a>: for<'b> Bar1<'a,'b> { }
524         //     trait Bar1<'b,'c> { }
525         //
526         // Here, if we have `for<'x> T: Foo1<'x>`, then what do we know?
527         // The answer is that we know `for<'x,'b> T: Bar1<'x,'b>`. The
528         // reason is similar to the previous example: any impl of
529         // `T:Foo1<'x>` must show that `for<'b> T: Bar1<'x, 'b>`.  So
530         // basically we would want to collapse the bound lifetimes from
531         // the input (`trait_ref`) and the supertraits.
532         //
533         // To achieve this in practice is fairly straightforward. Let's
534         // consider the more complicated scenario:
535         //
536         // - We start out with `for<'x> T: Foo1<'x>`. In this case, `'x`
537         //   has a De Bruijn index of 1. We want to produce `for<'x,'b> T: Bar1<'x,'b>`,
538         //   where both `'x` and `'b` would have a DB index of 1.
539         //   The substitution from the input trait-ref is therefore going to be
540         //   `'a => 'x` (where `'x` has a DB index of 1).
541         // - The super-trait-ref is `for<'b> Bar1<'a,'b>`, where `'a` is an
542         //   early-bound parameter and `'b' is a late-bound parameter with a
543         //   DB index of 1.
544         // - If we replace `'a` with `'x` from the input, it too will have
545         //   a DB index of 1, and thus we'll have `for<'x,'b> Bar1<'x,'b>`
546         //   just as we wanted.
547         //
548         // There is only one catch. If we just apply the substitution `'a
549         // => 'x` to `for<'b> Bar1<'a,'b>`, the substitution code will
550         // adjust the DB index because we substituting into a binder (it
551         // tries to be so smart...) resulting in `for<'x> for<'b>
552         // Bar1<'x,'b>` (we have no syntax for this, so use your
553         // imagination). Basically the 'x will have DB index of 2 and 'b
554         // will have DB index of 1. Not quite what we want. So we apply
555         // the substitution to the *contents* of the trait reference,
556         // rather than the trait reference itself (put another way, the
557         // substitution code expects equal binding levels in the values
558         // from the substitution and the value being substituted into, and
559         // this trick achieves that).
560
561         // Working through the second example:
562         // trait_ref: for<'x> T: Foo1<'^0.0>; substs: [T, '^0.0]
563         // predicate: for<'b> Self: Bar1<'a, '^0.0>; substs: [Self, 'a, '^0.0]
564         // We want to end up with:
565         //     for<'x, 'b> T: Bar1<'^0.0, '^0.1>
566         // To do this:
567         // 1) We must shift all bound vars in predicate by the length
568         //    of trait ref's bound vars. So, we would end up with predicate like
569         //    Self: Bar1<'a, '^0.1>
570         // 2) We can then apply the trait substs to this, ending up with
571         //    T: Bar1<'^0.0, '^0.1>
572         // 3) Finally, to create the final bound vars, we concatenate the bound
573         //    vars of the trait ref with those of the predicate:
574         //    ['x, 'b]
575         let bound_pred = self.kind();
576         let pred_bound_vars = bound_pred.bound_vars();
577         let trait_bound_vars = trait_ref.bound_vars();
578         // 1) Self: Bar1<'a, '^0.0> -> Self: Bar1<'a, '^0.1>
579         let shifted_pred =
580             tcx.shift_bound_var_indices(trait_bound_vars.len(), bound_pred.skip_binder());
581         // 2) Self: Bar1<'a, '^0.1> -> T: Bar1<'^0.0, '^0.1>
582         let new = shifted_pred.subst(tcx, trait_ref.skip_binder().substs);
583         // 3) ['x] + ['b] -> ['x, 'b]
584         let bound_vars =
585             tcx.mk_bound_variable_kinds(trait_bound_vars.iter().chain(pred_bound_vars));
586         tcx.reuse_or_mk_predicate(self, ty::Binder::bind_with_vars(new, bound_vars))
587     }
588 }
589
590 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
591 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
592 pub struct TraitPredicate<'tcx> {
593     pub trait_ref: TraitRef<'tcx>,
594 }
595
596 pub type PolyTraitPredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, TraitPredicate<'tcx>>;
597
598 impl<'tcx> TraitPredicate<'tcx> {
599     pub fn def_id(self) -> DefId {
600         self.trait_ref.def_id
601     }
602
603     pub fn self_ty(self) -> Ty<'tcx> {
604         self.trait_ref.self_ty()
605     }
606 }
607
608 impl<'tcx> PolyTraitPredicate<'tcx> {
609     pub fn def_id(self) -> DefId {
610         // Ok to skip binder since trait `DefId` does not care about regions.
611         self.skip_binder().def_id()
612     }
613
614     pub fn self_ty(self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
615         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.self_ty())
616     }
617 }
618
619 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
620 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
621 pub struct OutlivesPredicate<A, B>(pub A, pub B); // `A: B`
622 pub type RegionOutlivesPredicate<'tcx> = OutlivesPredicate<ty::Region<'tcx>, ty::Region<'tcx>>;
623 pub type TypeOutlivesPredicate<'tcx> = OutlivesPredicate<Ty<'tcx>, ty::Region<'tcx>>;
624 pub type PolyRegionOutlivesPredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, RegionOutlivesPredicate<'tcx>>;
625 pub type PolyTypeOutlivesPredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, TypeOutlivesPredicate<'tcx>>;
626
627 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
628 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
629 pub struct SubtypePredicate<'tcx> {
630     pub a_is_expected: bool,
631     pub a: Ty<'tcx>,
632     pub b: Ty<'tcx>,
633 }
634 pub type PolySubtypePredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, SubtypePredicate<'tcx>>;
635
636 /// This kind of predicate has no *direct* correspondent in the
637 /// syntax, but it roughly corresponds to the syntactic forms:
638 ///
639 /// 1. `T: TraitRef<..., Item = Type>`
640 /// 2. `<T as TraitRef<...>>::Item == Type` (NYI)
641 ///
642 /// In particular, form #1 is "desugared" to the combination of a
643 /// normal trait predicate (`T: TraitRef<...>`) and one of these
644 /// predicates. Form #2 is a broader form in that it also permits
645 /// equality between arbitrary types. Processing an instance of
646 /// Form #2 eventually yields one of these `ProjectionPredicate`
647 /// instances to normalize the LHS.
648 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
649 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
650 pub struct ProjectionPredicate<'tcx> {
651     pub projection_ty: ProjectionTy<'tcx>,
652     pub ty: Ty<'tcx>,
653 }
654
655 pub type PolyProjectionPredicate<'tcx> = Binder<'tcx, ProjectionPredicate<'tcx>>;
656
657 impl<'tcx> PolyProjectionPredicate<'tcx> {
658     /// Returns the `DefId` of the trait of the associated item being projected.
659     #[inline]
660     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
661         self.skip_binder().projection_ty.trait_def_id(tcx)
662     }
663
664     /// Get the [PolyTraitRef] required for this projection to be well formed.
665     /// Note that for generic associated types the predicates of the associated
666     /// type also need to be checked.
667     #[inline]
668     pub fn required_poly_trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyTraitRef<'tcx> {
669         // Note: unlike with `TraitRef::to_poly_trait_ref()`,
670         // `self.0.trait_ref` is permitted to have escaping regions.
671         // This is because here `self` has a `Binder` and so does our
672         // return value, so we are preserving the number of binding
673         // levels.
674         self.map_bound(|predicate| predicate.projection_ty.trait_ref(tcx))
675     }
676
677     pub fn ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
678         self.map_bound(|predicate| predicate.ty)
679     }
680
681     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type.
682     ///
683     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
684     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(projection_def_id()).container`.
685     pub fn projection_def_id(&self) -> DefId {
686         // Ok to skip binder since trait `DefId` does not care about regions.
687         self.skip_binder().projection_ty.item_def_id
688     }
689 }
690
691 pub trait ToPolyTraitRef<'tcx> {
692     fn to_poly_trait_ref(&self) -> PolyTraitRef<'tcx>;
693 }
694
695 impl<'tcx> ToPolyTraitRef<'tcx> for TraitRef<'tcx> {
696     fn to_poly_trait_ref(&self) -> PolyTraitRef<'tcx> {
697         ty::Binder::dummy(*self)
698     }
699 }
700
701 impl<'tcx> ToPolyTraitRef<'tcx> for PolyTraitPredicate<'tcx> {
702     fn to_poly_trait_ref(&self) -> PolyTraitRef<'tcx> {
703         self.map_bound_ref(|trait_pred| trait_pred.trait_ref)
704     }
705 }
706
707 pub trait ToPredicate<'tcx> {
708     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx>;
709 }
710
711 impl ToPredicate<'tcx> for Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>> {
712     #[inline(always)]
713     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
714         tcx.mk_predicate(self)
715     }
716 }
717
718 impl ToPredicate<'tcx> for PredicateKind<'tcx> {
719     #[inline(always)]
720     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
721         tcx.mk_predicate(Binder::dummy(self))
722     }
723 }
724
725 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for ConstnessAnd<TraitRef<'tcx>> {
726     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
727         PredicateKind::Trait(ty::TraitPredicate { trait_ref: self.value }, self.constness)
728             .to_predicate(tcx)
729     }
730 }
731
732 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for ConstnessAnd<PolyTraitRef<'tcx>> {
733     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
734         self.value
735             .map_bound(|trait_ref| {
736                 PredicateKind::Trait(ty::TraitPredicate { trait_ref }, self.constness)
737             })
738             .to_predicate(tcx)
739     }
740 }
741
742 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for ConstnessAnd<PolyTraitPredicate<'tcx>> {
743     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
744         self.value.map_bound(|value| PredicateKind::Trait(value, self.constness)).to_predicate(tcx)
745     }
746 }
747
748 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for PolyRegionOutlivesPredicate<'tcx> {
749     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
750         self.map_bound(PredicateKind::RegionOutlives).to_predicate(tcx)
751     }
752 }
753
754 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for PolyTypeOutlivesPredicate<'tcx> {
755     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
756         self.map_bound(PredicateKind::TypeOutlives).to_predicate(tcx)
757     }
758 }
759
760 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for PolyProjectionPredicate<'tcx> {
761     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
762         self.map_bound(PredicateKind::Projection).to_predicate(tcx)
763     }
764 }
765
766 impl<'tcx> Predicate<'tcx> {
767     pub fn to_opt_poly_trait_ref(self) -> Option<ConstnessAnd<PolyTraitRef<'tcx>>> {
768         let predicate = self.kind();
769         match predicate.skip_binder() {
770             PredicateKind::Trait(t, constness) => {
771                 Some(ConstnessAnd { constness, value: predicate.rebind(t.trait_ref) })
772             }
773             PredicateKind::Projection(..)
774             | PredicateKind::Subtype(..)
775             | PredicateKind::RegionOutlives(..)
776             | PredicateKind::WellFormed(..)
777             | PredicateKind::ObjectSafe(..)
778             | PredicateKind::ClosureKind(..)
779             | PredicateKind::TypeOutlives(..)
780             | PredicateKind::ConstEvaluatable(..)
781             | PredicateKind::ConstEquate(..)
782             | PredicateKind::TypeWellFormedFromEnv(..) => None,
783         }
784     }
785
786     pub fn to_opt_type_outlives(self) -> Option<PolyTypeOutlivesPredicate<'tcx>> {
787         let predicate = self.kind();
788         match predicate.skip_binder() {
789             PredicateKind::TypeOutlives(data) => Some(predicate.rebind(data)),
790             PredicateKind::Trait(..)
791             | PredicateKind::Projection(..)
792             | PredicateKind::Subtype(..)
793             | PredicateKind::RegionOutlives(..)
794             | PredicateKind::WellFormed(..)
795             | PredicateKind::ObjectSafe(..)
796             | PredicateKind::ClosureKind(..)
797             | PredicateKind::ConstEvaluatable(..)
798             | PredicateKind::ConstEquate(..)
799             | PredicateKind::TypeWellFormedFromEnv(..) => None,
800         }
801     }
802 }
803
804 /// Represents the bounds declared on a particular set of type
805 /// parameters. Should eventually be generalized into a flag list of
806 /// where-clauses. You can obtain a `InstantiatedPredicates` list from a
807 /// `GenericPredicates` by using the `instantiate` method. Note that this method
808 /// reflects an important semantic invariant of `InstantiatedPredicates`: while
809 /// the `GenericPredicates` are expressed in terms of the bound type
810 /// parameters of the impl/trait/whatever, an `InstantiatedPredicates` instance
811 /// represented a set of bounds for some particular instantiation,
812 /// meaning that the generic parameters have been substituted with
813 /// their values.
814 ///
815 /// Example:
816 ///
817 ///     struct Foo<T, U: Bar<T>> { ... }
818 ///
819 /// Here, the `GenericPredicates` for `Foo` would contain a list of bounds like
820 /// `[[], [U:Bar<T>]]`. Now if there were some particular reference
821 /// like `Foo<isize,usize>`, then the `InstantiatedPredicates` would be `[[],
822 /// [usize:Bar<isize>]]`.
823 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable)]
824 pub struct InstantiatedPredicates<'tcx> {
825     pub predicates: Vec<Predicate<'tcx>>,
826     pub spans: Vec<Span>,
827 }
828
829 impl<'tcx> InstantiatedPredicates<'tcx> {
830     pub fn empty() -> InstantiatedPredicates<'tcx> {
831         InstantiatedPredicates { predicates: vec![], spans: vec![] }
832     }
833
834     pub fn is_empty(&self) -> bool {
835         self.predicates.is_empty()
836     }
837 }
838
839 rustc_index::newtype_index! {
840     /// "Universes" are used during type- and trait-checking in the
841     /// presence of `for<..>` binders to control what sets of names are
842     /// visible. Universes are arranged into a tree: the root universe
843     /// contains names that are always visible. Each child then adds a new
844     /// set of names that are visible, in addition to those of its parent.
845     /// We say that the child universe "extends" the parent universe with
846     /// new names.
847     ///
848     /// To make this more concrete, consider this program:
849     ///
850     /// ```
851     /// struct Foo { }
852     /// fn bar<T>(x: T) {
853     ///   let y: for<'a> fn(&'a u8, Foo) = ...;
854     /// }
855     /// ```
856     ///
857     /// The struct name `Foo` is in the root universe U0. But the type
858     /// parameter `T`, introduced on `bar`, is in an extended universe U1
859     /// -- i.e., within `bar`, we can name both `T` and `Foo`, but outside
860     /// of `bar`, we cannot name `T`. Then, within the type of `y`, the
861     /// region `'a` is in a universe U2 that extends U1, because we can
862     /// name it inside the fn type but not outside.
863     ///
864     /// Universes are used to do type- and trait-checking around these
865     /// "forall" binders (also called **universal quantification**). The
866     /// idea is that when, in the body of `bar`, we refer to `T` as a
867     /// type, we aren't referring to any type in particular, but rather a
868     /// kind of "fresh" type that is distinct from all other types we have
869     /// actually declared. This is called a **placeholder** type, and we
870     /// use universes to talk about this. In other words, a type name in
871     /// universe 0 always corresponds to some "ground" type that the user
872     /// declared, but a type name in a non-zero universe is a placeholder
873     /// type -- an idealized representative of "types in general" that we
874     /// use for checking generic functions.
875     pub struct UniverseIndex {
876         derive [HashStable]
877         DEBUG_FORMAT = "U{}",
878     }
879 }
880
881 impl UniverseIndex {
882     pub const ROOT: UniverseIndex = UniverseIndex::from_u32(0);
883
884     /// Returns the "next" universe index in order -- this new index
885     /// is considered to extend all previous universes. This
886     /// corresponds to entering a `forall` quantifier. So, for
887     /// example, suppose we have this type in universe `U`:
888     ///
889     /// ```
890     /// for<'a> fn(&'a u32)
891     /// ```
892     ///
893     /// Once we "enter" into this `for<'a>` quantifier, we are in a
894     /// new universe that extends `U` -- in this new universe, we can
895     /// name the region `'a`, but that region was not nameable from
896     /// `U` because it was not in scope there.
897     pub fn next_universe(self) -> UniverseIndex {
898         UniverseIndex::from_u32(self.private.checked_add(1).unwrap())
899     }
900
901     /// Returns `true` if `self` can name a name from `other` -- in other words,
902     /// if the set of names in `self` is a superset of those in
903     /// `other` (`self >= other`).
904     pub fn can_name(self, other: UniverseIndex) -> bool {
905         self.private >= other.private
906     }
907
908     /// Returns `true` if `self` cannot name some names from `other` -- in other
909     /// words, if the set of names in `self` is a strict subset of
910     /// those in `other` (`self < other`).
911     pub fn cannot_name(self, other: UniverseIndex) -> bool {
912         self.private < other.private
913     }
914 }
915
916 /// The "placeholder index" fully defines a placeholder region, type, or const. Placeholders are
917 /// identified by both a universe, as well as a name residing within that universe. Distinct bound
918 /// regions/types/consts within the same universe simply have an unknown relationship to one
919 /// another.
920 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
921 pub struct Placeholder<T> {
922     pub universe: UniverseIndex,
923     pub name: T,
924 }
925
926 impl<'a, T> HashStable<StableHashingContext<'a>> for Placeholder<T>
927 where
928     T: HashStable<StableHashingContext<'a>>,
929 {
930     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
931         self.universe.hash_stable(hcx, hasher);
932         self.name.hash_stable(hcx, hasher);
933     }
934 }
935
936 pub type PlaceholderRegion = Placeholder<BoundRegionKind>;
937
938 pub type PlaceholderType = Placeholder<BoundVar>;
939
940 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
941 #[derive(TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
942 pub struct BoundConst<'tcx> {
943     pub var: BoundVar,
944     pub ty: Ty<'tcx>,
945 }
946
947 pub type PlaceholderConst<'tcx> = Placeholder<BoundConst<'tcx>>;
948
949 /// A `DefId` which, in case it is a const argument, is potentially bundled with
950 /// the `DefId` of the generic parameter it instantiates.
951 ///
952 /// This is used to avoid calls to `type_of` for const arguments during typeck
953 /// which cause cycle errors.
954 ///
955 /// ```rust
956 /// struct A;
957 /// impl A {
958 ///     fn foo<const N: usize>(&self) -> [u8; N] { [0; N] }
959 ///     //           ^ const parameter
960 /// }
961 /// struct B;
962 /// impl B {
963 ///     fn foo<const M: u8>(&self) -> usize { 42 }
964 ///     //           ^ const parameter
965 /// }
966 ///
967 /// fn main() {
968 ///     let a = A;
969 ///     let _b = a.foo::<{ 3 + 7 }>();
970 ///     //               ^^^^^^^^^ const argument
971 /// }
972 /// ```
973 ///
974 /// Let's look at the call `a.foo::<{ 3 + 7 }>()` here. We do not know
975 /// which `foo` is used until we know the type of `a`.
976 ///
977 /// We only know the type of `a` once we are inside of `typeck(main)`.
978 /// We also end up normalizing the type of `_b` during `typeck(main)` which
979 /// requires us to evaluate the const argument.
980 ///
981 /// To evaluate that const argument we need to know its type,
982 /// which we would get using `type_of(const_arg)`. This requires us to
983 /// resolve `foo` as it can be either `usize` or `u8` in this example.
984 /// However, resolving `foo` once again requires `typeck(main)` to get the type of `a`,
985 /// which results in a cycle.
986 ///
987 /// In short we must not call `type_of(const_arg)` during `typeck(main)`.
988 ///
989 /// When first creating the `ty::Const` of the const argument inside of `typeck` we have
990 /// already resolved `foo` so we know which const parameter this argument instantiates.
991 /// This means that we also know the expected result of `type_of(const_arg)` even if we
992 /// aren't allowed to call that query: it is equal to `type_of(const_param)` which is
993 /// trivial to compute.
994 ///
995 /// If we now want to use that constant in a place which potentionally needs its type
996 /// we also pass the type of its `const_param`. This is the point of `WithOptConstParam`,
997 /// except that instead of a `Ty` we bundle the `DefId` of the const parameter.
998 /// Meaning that we need to use `type_of(const_param_did)` if `const_param_did` is `Some`
999 /// to get the type of `did`.
1000 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, Lift, TyEncodable, TyDecodable)]
1001 #[derive(PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
1002 #[derive(Hash, HashStable)]
1003 pub struct WithOptConstParam<T> {
1004     pub did: T,
1005     /// The `DefId` of the corresponding generic parameter in case `did` is
1006     /// a const argument.
1007     ///
1008     /// Note that even if `did` is a const argument, this may still be `None`.
1009     /// All queries taking `WithOptConstParam` start by calling `tcx.opt_const_param_of(def.did)`
1010     /// to potentially update `param_did` in the case it is `None`.
1011     pub const_param_did: Option<DefId>,
1012 }
1013
1014 impl<T> WithOptConstParam<T> {
1015     /// Creates a new `WithOptConstParam` setting `const_param_did` to `None`.
1016     #[inline(always)]
1017     pub fn unknown(did: T) -> WithOptConstParam<T> {
1018         WithOptConstParam { did, const_param_did: None }
1019     }
1020 }
1021
1022 impl WithOptConstParam<LocalDefId> {
1023     /// Returns `Some((did, param_did))` if `def_id` is a const argument,
1024     /// `None` otherwise.
1025     #[inline(always)]
1026     pub fn try_lookup(did: LocalDefId, tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<(LocalDefId, DefId)> {
1027         tcx.opt_const_param_of(did).map(|param_did| (did, param_did))
1028     }
1029
1030     /// In case `self` is unknown but `self.did` is a const argument, this returns
1031     /// a `WithOptConstParam` with the correct `const_param_did`.
1032     #[inline(always)]
1033     pub fn try_upgrade(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<WithOptConstParam<LocalDefId>> {
1034         if self.const_param_did.is_none() {
1035             if let const_param_did @ Some(_) = tcx.opt_const_param_of(self.did) {
1036                 return Some(WithOptConstParam { did: self.did, const_param_did });
1037             }
1038         }
1039
1040         None
1041     }
1042
1043     pub fn to_global(self) -> WithOptConstParam<DefId> {
1044         WithOptConstParam { did: self.did.to_def_id(), const_param_did: self.const_param_did }
1045     }
1046
1047     pub fn def_id_for_type_of(self) -> DefId {
1048         if let Some(did) = self.const_param_did { did } else { self.did.to_def_id() }
1049     }
1050 }
1051
1052 impl WithOptConstParam<DefId> {
1053     pub fn as_local(self) -> Option<WithOptConstParam<LocalDefId>> {
1054         self.did
1055             .as_local()
1056             .map(|did| WithOptConstParam { did, const_param_did: self.const_param_did })
1057     }
1058
1059     pub fn as_const_arg(self) -> Option<(LocalDefId, DefId)> {
1060         if let Some(param_did) = self.const_param_did {
1061             if let Some(did) = self.did.as_local() {
1062                 return Some((did, param_did));
1063             }
1064         }
1065
1066         None
1067     }
1068
1069     pub fn is_local(self) -> bool {
1070         self.did.is_local()
1071     }
1072
1073     pub fn def_id_for_type_of(self) -> DefId {
1074         self.const_param_did.unwrap_or(self.did)
1075     }
1076 }
1077
1078 /// When type checking, we use the `ParamEnv` to track
1079 /// details about the set of where-clauses that are in scope at this
1080 /// particular point.
1081 #[derive(Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
1082 pub struct ParamEnv<'tcx> {
1083     /// This packs both caller bounds and the reveal enum into one pointer.
1084     ///
1085     /// Caller bounds are `Obligation`s that the caller must satisfy. This is
1086     /// basically the set of bounds on the in-scope type parameters, translated
1087     /// into `Obligation`s, and elaborated and normalized.
1088     ///
1089     /// Use the `caller_bounds()` method to access.
1090     ///
1091     /// Typically, this is `Reveal::UserFacing`, but during codegen we
1092     /// want `Reveal::All`.
1093     ///
1094     /// Note: This is packed, use the reveal() method to access it.
1095     packed: CopyTaggedPtr<&'tcx List<Predicate<'tcx>>, traits::Reveal, true>,
1096 }
1097
1098 unsafe impl rustc_data_structures::tagged_ptr::Tag for traits::Reveal {
1099     const BITS: usize = 1;
1100     #[inline]
1101     fn into_usize(self) -> usize {
1102         match self {
1103             traits::Reveal::UserFacing => 0,
1104             traits::Reveal::All => 1,
1105         }
1106     }
1107     #[inline]
1108     unsafe fn from_usize(ptr: usize) -> Self {
1109         match ptr {
1110             0 => traits::Reveal::UserFacing,
1111             1 => traits::Reveal::All,
1112             _ => std::hint::unreachable_unchecked(),
1113         }
1114     }
1115 }
1116
1117 impl<'tcx> fmt::Debug for ParamEnv<'tcx> {
1118     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1119         f.debug_struct("ParamEnv")
1120             .field("caller_bounds", &self.caller_bounds())
1121             .field("reveal", &self.reveal())
1122             .finish()
1123     }
1124 }
1125
1126 impl<'a, 'tcx> HashStable<StableHashingContext<'a>> for ParamEnv<'tcx> {
1127     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
1128         self.caller_bounds().hash_stable(hcx, hasher);
1129         self.reveal().hash_stable(hcx, hasher);
1130     }
1131 }
1132
1133 impl<'tcx> TypeFoldable<'tcx> for ParamEnv<'tcx> {
1134     fn super_fold_with<F: ty::fold::TypeFolder<'tcx>>(self, folder: &mut F) -> Self {
1135         ParamEnv::new(self.caller_bounds().fold_with(folder), self.reveal().fold_with(folder))
1136     }
1137
1138     fn super_visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> ControlFlow<V::BreakTy> {
1139         self.caller_bounds().visit_with(visitor)?;
1140         self.reveal().visit_with(visitor)
1141     }
1142 }
1143
1144 impl<'tcx> ParamEnv<'tcx> {
1145     /// Construct a trait environment suitable for contexts where
1146     /// there are no where-clauses in scope. Hidden types (like `impl
1147     /// Trait`) are left hidden, so this is suitable for ordinary
1148     /// type-checking.
1149     #[inline]
1150     pub fn empty() -> Self {
1151         Self::new(List::empty(), Reveal::UserFacing)
1152     }
1153
1154     #[inline]
1155     pub fn caller_bounds(self) -> &'tcx List<Predicate<'tcx>> {
1156         self.packed.pointer()
1157     }
1158
1159     #[inline]
1160     pub fn reveal(self) -> traits::Reveal {
1161         self.packed.tag()
1162     }
1163
1164     /// Construct a trait environment with no where-clauses in scope
1165     /// where the values of all `impl Trait` and other hidden types
1166     /// are revealed. This is suitable for monomorphized, post-typeck
1167     /// environments like codegen or doing optimizations.
1168     ///
1169     /// N.B., if you want to have predicates in scope, use `ParamEnv::new`,
1170     /// or invoke `param_env.with_reveal_all()`.
1171     #[inline]
1172     pub fn reveal_all() -> Self {
1173         Self::new(List::empty(), Reveal::All)
1174     }
1175
1176     /// Construct a trait environment with the given set of predicates.
1177     #[inline]
1178     pub fn new(caller_bounds: &'tcx List<Predicate<'tcx>>, reveal: Reveal) -> Self {
1179         ty::ParamEnv { packed: CopyTaggedPtr::new(caller_bounds, reveal) }
1180     }
1181
1182     pub fn with_user_facing(mut self) -> Self {
1183         self.packed.set_tag(Reveal::UserFacing);
1184         self
1185     }
1186
1187     /// Returns a new parameter environment with the same clauses, but
1188     /// which "reveals" the true results of projections in all cases
1189     /// (even for associated types that are specializable). This is
1190     /// the desired behavior during codegen and certain other special
1191     /// contexts; normally though we want to use `Reveal::UserFacing`,
1192     /// which is the default.
1193     /// All opaque types in the caller_bounds of the `ParamEnv`
1194     /// will be normalized to their underlying types.
1195     /// See PR #65989 and issue #65918 for more details
1196     pub fn with_reveal_all_normalized(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Self {
1197         if self.packed.tag() == traits::Reveal::All {
1198             return self;
1199         }
1200
1201         ParamEnv::new(tcx.normalize_opaque_types(self.caller_bounds()), Reveal::All)
1202     }
1203
1204     /// Returns this same environment but with no caller bounds.
1205     #[inline]
1206     pub fn without_caller_bounds(self) -> Self {
1207         Self::new(List::empty(), self.reveal())
1208     }
1209
1210     /// Creates a suitable environment in which to perform trait
1211     /// queries on the given value. When type-checking, this is simply
1212     /// the pair of the environment plus value. But when reveal is set to
1213     /// All, then if `value` does not reference any type parameters, we will
1214     /// pair it with the empty environment. This improves caching and is generally
1215     /// invisible.
1216     ///
1217     /// N.B., we preserve the environment when type-checking because it
1218     /// is possible for the user to have wacky where-clauses like
1219     /// `where Box<u32>: Copy`, which are clearly never
1220     /// satisfiable. We generally want to behave as if they were true,
1221     /// although the surrounding function is never reachable.
1222     pub fn and<T: TypeFoldable<'tcx>>(self, value: T) -> ParamEnvAnd<'tcx, T> {
1223         match self.reveal() {
1224             Reveal::UserFacing => ParamEnvAnd { param_env: self, value },
1225
1226             Reveal::All => {
1227                 if value.is_global() {
1228                     ParamEnvAnd { param_env: self.without_caller_bounds(), value }
1229                 } else {
1230                     ParamEnvAnd { param_env: self, value }
1231                 }
1232             }
1233         }
1234     }
1235 }
1236
1237 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TypeFoldable)]
1238 pub struct ConstnessAnd<T> {
1239     pub constness: Constness,
1240     pub value: T,
1241 }
1242
1243 // FIXME(ecstaticmorse): Audit all occurrences of `without_const().to_predicate(tcx)` to ensure that
1244 // the constness of trait bounds is being propagated correctly.
1245 pub trait WithConstness: Sized {
1246     #[inline]
1247     fn with_constness(self, constness: Constness) -> ConstnessAnd<Self> {
1248         ConstnessAnd { constness, value: self }
1249     }
1250
1251     #[inline]
1252     fn with_const(self) -> ConstnessAnd<Self> {
1253         self.with_constness(Constness::Const)
1254     }
1255
1256     #[inline]
1257     fn without_const(self) -> ConstnessAnd<Self> {
1258         self.with_constness(Constness::NotConst)
1259     }
1260 }
1261
1262 impl<T> WithConstness for T {}
1263
1264 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TypeFoldable)]
1265 pub struct ParamEnvAnd<'tcx, T> {
1266     pub param_env: ParamEnv<'tcx>,
1267     pub value: T,
1268 }
1269
1270 impl<'tcx, T> ParamEnvAnd<'tcx, T> {
1271     pub fn into_parts(self) -> (ParamEnv<'tcx>, T) {
1272         (self.param_env, self.value)
1273     }
1274 }
1275
1276 impl<'a, 'tcx, T> HashStable<StableHashingContext<'a>> for ParamEnvAnd<'tcx, T>
1277 where
1278     T: HashStable<StableHashingContext<'a>>,
1279 {
1280     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
1281         let ParamEnvAnd { ref param_env, ref value } = *self;
1282
1283         param_env.hash_stable(hcx, hasher);
1284         value.hash_stable(hcx, hasher);
1285     }
1286 }
1287
1288 #[derive(Copy, Clone, Debug, HashStable)]
1289 pub struct Destructor {
1290     /// The `DefId` of the destructor method
1291     pub did: DefId,
1292 }
1293
1294 bitflags! {
1295     #[derive(HashStable)]
1296     pub struct VariantFlags: u32 {
1297         const NO_VARIANT_FLAGS        = 0;
1298         /// Indicates whether the field list of this variant is `#[non_exhaustive]`.
1299         const IS_FIELD_LIST_NON_EXHAUSTIVE = 1 << 0;
1300         /// Indicates whether this variant was obtained as part of recovering from
1301         /// a syntactic error. May be incomplete or bogus.
1302         const IS_RECOVERED = 1 << 1;
1303     }
1304 }
1305
1306 /// Definition of a variant -- a struct's fields or a enum variant.
1307 #[derive(Debug, HashStable)]
1308 pub struct VariantDef {
1309     /// `DefId` that identifies the variant itself.
1310     /// If this variant belongs to a struct or union, then this is a copy of its `DefId`.
1311     pub def_id: DefId,
1312     /// `DefId` that identifies the variant's constructor.
1313     /// If this variant is a struct variant, then this is `None`.
1314     pub ctor_def_id: Option<DefId>,
1315     /// Variant or struct name.
1316     #[stable_hasher(project(name))]
1317     pub ident: Ident,
1318     /// Discriminant of this variant.
1319     pub discr: VariantDiscr,
1320     /// Fields of this variant.
1321     pub fields: Vec<FieldDef>,
1322     /// Type of constructor of variant.
1323     pub ctor_kind: CtorKind,
1324     /// Flags of the variant (e.g. is field list non-exhaustive)?
1325     flags: VariantFlags,
1326 }
1327
1328 impl VariantDef {
1329     /// Creates a new `VariantDef`.
1330     ///
1331     /// `variant_did` is the `DefId` that identifies the enum variant (if this `VariantDef`
1332     /// represents an enum variant).
1333     ///
1334     /// `ctor_did` is the `DefId` that identifies the constructor of unit or
1335     /// tuple-variants/structs. If this is a `struct`-variant then this should be `None`.
1336     ///
1337     /// `parent_did` is the `DefId` of the `AdtDef` representing the enum or struct that
1338     /// owns this variant. It is used for checking if a struct has `#[non_exhaustive]` w/out having
1339     /// to go through the redirect of checking the ctor's attributes - but compiling a small crate
1340     /// requires loading the `AdtDef`s for all the structs in the universe (e.g., coherence for any
1341     /// built-in trait), and we do not want to load attributes twice.
1342     ///
1343     /// If someone speeds up attribute loading to not be a performance concern, they can
1344     /// remove this hack and use the constructor `DefId` everywhere.
1345     pub fn new(
1346         ident: Ident,
1347         variant_did: Option<DefId>,
1348         ctor_def_id: Option<DefId>,
1349         discr: VariantDiscr,
1350         fields: Vec<FieldDef>,
1351         ctor_kind: CtorKind,
1352         adt_kind: AdtKind,
1353         parent_did: DefId,
1354         recovered: bool,
1355         is_field_list_non_exhaustive: bool,
1356     ) -> Self {
1357         debug!(
1358             "VariantDef::new(ident = {:?}, variant_did = {:?}, ctor_def_id = {:?}, discr = {:?},
1359              fields = {:?}, ctor_kind = {:?}, adt_kind = {:?}, parent_did = {:?})",
1360             ident, variant_did, ctor_def_id, discr, fields, ctor_kind, adt_kind, parent_did,
1361         );
1362
1363         let mut flags = VariantFlags::NO_VARIANT_FLAGS;
1364         if is_field_list_non_exhaustive {
1365             flags |= VariantFlags::IS_FIELD_LIST_NON_EXHAUSTIVE;
1366         }
1367
1368         if recovered {
1369             flags |= VariantFlags::IS_RECOVERED;
1370         }
1371
1372         VariantDef {
1373             def_id: variant_did.unwrap_or(parent_did),
1374             ctor_def_id,
1375             ident,
1376             discr,
1377             fields,
1378             ctor_kind,
1379             flags,
1380         }
1381     }
1382
1383     /// Is this field list non-exhaustive?
1384     #[inline]
1385     pub fn is_field_list_non_exhaustive(&self) -> bool {
1386         self.flags.intersects(VariantFlags::IS_FIELD_LIST_NON_EXHAUSTIVE)
1387     }
1388
1389     /// Was this variant obtained as part of recovering from a syntactic error?
1390     #[inline]
1391     pub fn is_recovered(&self) -> bool {
1392         self.flags.intersects(VariantFlags::IS_RECOVERED)
1393     }
1394 }
1395
1396 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
1397 pub enum VariantDiscr {
1398     /// Explicit value for this variant, i.e., `X = 123`.
1399     /// The `DefId` corresponds to the embedded constant.
1400     Explicit(DefId),
1401
1402     /// The previous variant's discriminant plus one.
1403     /// For efficiency reasons, the distance from the
1404     /// last `Explicit` discriminant is being stored,
1405     /// or `0` for the first variant, if it has none.
1406     Relative(u32),
1407 }
1408
1409 #[derive(Debug, HashStable)]
1410 pub struct FieldDef {
1411     pub did: DefId,
1412     #[stable_hasher(project(name))]
1413     pub ident: Ident,
1414     pub vis: Visibility,
1415 }
1416
1417 bitflags! {
1418     #[derive(TyEncodable, TyDecodable, Default, HashStable)]
1419     pub struct ReprFlags: u8 {
1420         const IS_C               = 1 << 0;
1421         const IS_SIMD            = 1 << 1;
1422         const IS_TRANSPARENT     = 1 << 2;
1423         // Internal only for now. If true, don't reorder fields.
1424         const IS_LINEAR          = 1 << 3;
1425         // If true, don't expose any niche to type's context.
1426         const HIDE_NICHE         = 1 << 4;
1427         // Any of these flags being set prevent field reordering optimisation.
1428         const IS_UNOPTIMISABLE   = ReprFlags::IS_C.bits |
1429                                    ReprFlags::IS_SIMD.bits |
1430                                    ReprFlags::IS_LINEAR.bits;
1431     }
1432 }
1433
1434 /// Represents the repr options provided by the user,
1435 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Default, HashStable)]
1436 pub struct ReprOptions {
1437     pub int: Option<attr::IntType>,
1438     pub align: Option<Align>,
1439     pub pack: Option<Align>,
1440     pub flags: ReprFlags,
1441 }
1442
1443 impl ReprOptions {
1444     pub fn new(tcx: TyCtxt<'_>, did: DefId) -> ReprOptions {
1445         let mut flags = ReprFlags::empty();
1446         let mut size = None;
1447         let mut max_align: Option<Align> = None;
1448         let mut min_pack: Option<Align> = None;
1449         for attr in tcx.get_attrs(did).iter() {
1450             for r in attr::find_repr_attrs(&tcx.sess, attr) {
1451                 flags.insert(match r {
1452                     attr::ReprC => ReprFlags::IS_C,
1453                     attr::ReprPacked(pack) => {
1454                         let pack = Align::from_bytes(pack as u64).unwrap();
1455                         min_pack = Some(if let Some(min_pack) = min_pack {
1456                             min_pack.min(pack)
1457                         } else {
1458                             pack
1459                         });
1460                         ReprFlags::empty()
1461                     }
1462                     attr::ReprTransparent => ReprFlags::IS_TRANSPARENT,
1463                     attr::ReprNoNiche => ReprFlags::HIDE_NICHE,
1464                     attr::ReprSimd => ReprFlags::IS_SIMD,
1465                     attr::ReprInt(i) => {
1466                         size = Some(i);
1467                         ReprFlags::empty()
1468                     }
1469                     attr::ReprAlign(align) => {
1470                         max_align = max_align.max(Some(Align::from_bytes(align as u64).unwrap()));
1471                         ReprFlags::empty()
1472                     }
1473                 });
1474             }
1475         }
1476
1477         // This is here instead of layout because the choice must make it into metadata.
1478         if !tcx.consider_optimizing(|| format!("Reorder fields of {:?}", tcx.def_path_str(did))) {
1479             flags.insert(ReprFlags::IS_LINEAR);
1480         }
1481         ReprOptions { int: size, align: max_align, pack: min_pack, flags }
1482     }
1483
1484     #[inline]
1485     pub fn simd(&self) -> bool {
1486         self.flags.contains(ReprFlags::IS_SIMD)
1487     }
1488     #[inline]
1489     pub fn c(&self) -> bool {
1490         self.flags.contains(ReprFlags::IS_C)
1491     }
1492     #[inline]
1493     pub fn packed(&self) -> bool {
1494         self.pack.is_some()
1495     }
1496     #[inline]
1497     pub fn transparent(&self) -> bool {
1498         self.flags.contains(ReprFlags::IS_TRANSPARENT)
1499     }
1500     #[inline]
1501     pub fn linear(&self) -> bool {
1502         self.flags.contains(ReprFlags::IS_LINEAR)
1503     }
1504     #[inline]
1505     pub fn hide_niche(&self) -> bool {
1506         self.flags.contains(ReprFlags::HIDE_NICHE)
1507     }
1508
1509     /// Returns the discriminant type, given these `repr` options.
1510     /// This must only be called on enums!
1511     pub fn discr_type(&self) -> attr::IntType {
1512         self.int.unwrap_or(attr::SignedInt(ast::IntTy::Isize))
1513     }
1514
1515     /// Returns `true` if this `#[repr()]` should inhabit "smart enum
1516     /// layout" optimizations, such as representing `Foo<&T>` as a
1517     /// single pointer.
1518     pub fn inhibit_enum_layout_opt(&self) -> bool {
1519         self.c() || self.int.is_some()
1520     }
1521
1522     /// Returns `true` if this `#[repr()]` should inhibit struct field reordering
1523     /// optimizations, such as with `repr(C)`, `repr(packed(1))`, or `repr(<int>)`.
1524     pub fn inhibit_struct_field_reordering_opt(&self) -> bool {
1525         if let Some(pack) = self.pack {
1526             if pack.bytes() == 1 {
1527                 return true;
1528             }
1529         }
1530         self.flags.intersects(ReprFlags::IS_UNOPTIMISABLE) || self.int.is_some()
1531     }
1532
1533     /// Returns `true` if this `#[repr()]` should inhibit union ABI optimisations.
1534     pub fn inhibit_union_abi_opt(&self) -> bool {
1535         self.c()
1536     }
1537 }
1538
1539 impl<'tcx> FieldDef {
1540     /// Returns the type of this field. The `subst` is typically obtained
1541     /// via the second field of `TyKind::AdtDef`.
1542     pub fn ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, subst: SubstsRef<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1543         tcx.type_of(self.did).subst(tcx, subst)
1544     }
1545 }
1546
1547 pub type Attributes<'tcx> = &'tcx [ast::Attribute];
1548
1549 #[derive(Debug, PartialEq, Eq)]
1550 pub enum ImplOverlapKind {
1551     /// These impls are always allowed to overlap.
1552     Permitted {
1553         /// Whether or not the impl is permitted due to the trait being a `#[marker]` trait
1554         marker: bool,
1555     },
1556     /// These impls are allowed to overlap, but that raises
1557     /// an issue #33140 future-compatibility warning.
1558     ///
1559     /// Some background: in Rust 1.0, the trait-object types `Send + Sync` (today's
1560     /// `dyn Send + Sync`) and `Sync + Send` (now `dyn Sync + Send`) were different.
1561     ///
1562     /// The widely-used version 0.1.0 of the crate `traitobject` had accidentally relied
1563     /// that difference, making what reduces to the following set of impls:
1564     ///
1565     /// ```
1566     /// trait Trait {}
1567     /// impl Trait for dyn Send + Sync {}
1568     /// impl Trait for dyn Sync + Send {}
1569     /// ```
1570     ///
1571     /// Obviously, once we made these types be identical, that code causes a coherence
1572     /// error and a fairly big headache for us. However, luckily for us, the trait
1573     /// `Trait` used in this case is basically a marker trait, and therefore having
1574     /// overlapping impls for it is sound.
1575     ///
1576     /// To handle this, we basically regard the trait as a marker trait, with an additional
1577     /// future-compatibility warning. To avoid accidentally "stabilizing" this feature,
1578     /// it has the following restrictions:
1579     ///
1580     /// 1. The trait must indeed be a marker-like trait (i.e., no items), and must be
1581     /// positive impls.
1582     /// 2. The trait-ref of both impls must be equal.
1583     /// 3. The trait-ref of both impls must be a trait object type consisting only of
1584     /// marker traits.
1585     /// 4. Neither of the impls can have any where-clauses.
1586     ///
1587     /// Once `traitobject` 0.1.0 is no longer an active concern, this hack can be removed.
1588     Issue33140,
1589 }
1590
1591 impl<'tcx> TyCtxt<'tcx> {
1592     pub fn typeck_body(self, body: hir::BodyId) -> &'tcx TypeckResults<'tcx> {
1593         self.typeck(self.hir().body_owner_def_id(body))
1594     }
1595
1596     /// Returns an iterator of the `DefId`s for all body-owners in this
1597     /// crate. If you would prefer to iterate over the bodies
1598     /// themselves, you can do `self.hir().krate().body_ids.iter()`.
1599     pub fn body_owners(self) -> impl Iterator<Item = LocalDefId> + Captures<'tcx> + 'tcx {
1600         self.hir()
1601             .krate()
1602             .body_ids
1603             .iter()
1604             .map(move |&body_id| self.hir().body_owner_def_id(body_id))
1605     }
1606
1607     pub fn par_body_owners<F: Fn(LocalDefId) + sync::Sync + sync::Send>(self, f: F) {
1608         par_iter(&self.hir().krate().body_ids)
1609             .for_each(|&body_id| f(self.hir().body_owner_def_id(body_id)));
1610     }
1611
1612     pub fn provided_trait_methods(self, id: DefId) -> impl 'tcx + Iterator<Item = &'tcx AssocItem> {
1613         self.associated_items(id)
1614             .in_definition_order()
1615             .filter(|item| item.kind == AssocKind::Fn && item.defaultness.has_value())
1616     }
1617
1618     fn item_name_from_hir(self, def_id: DefId) -> Option<Ident> {
1619         self.hir().get_if_local(def_id).and_then(|node| node.ident())
1620     }
1621
1622     fn item_name_from_def_id(self, def_id: DefId) -> Option<Symbol> {
1623         if def_id.index == CRATE_DEF_INDEX {
1624             Some(self.crate_name(def_id.krate))
1625         } else {
1626             let def_key = self.def_key(def_id);
1627             match def_key.disambiguated_data.data {
1628                 // The name of a constructor is that of its parent.
1629                 rustc_hir::definitions::DefPathData::Ctor => self.item_name_from_def_id(DefId {
1630                     krate: def_id.krate,
1631                     index: def_key.parent.unwrap(),
1632                 }),
1633                 _ => def_key.disambiguated_data.data.get_opt_name(),
1634             }
1635         }
1636     }
1637
1638     /// Look up the name of an item across crates. This does not look at HIR.
1639     ///
1640     /// When possible, this function should be used for cross-crate lookups over
1641     /// [`opt_item_name`] to avoid invalidating the incremental cache. If you
1642     /// need to handle items without a name, or HIR items that will not be
1643     /// serialized cross-crate, or if you need the span of the item, use
1644     /// [`opt_item_name`] instead.
1645     ///
1646     /// [`opt_item_name`]: Self::opt_item_name
1647     pub fn item_name(self, id: DefId) -> Symbol {
1648         // Look at cross-crate items first to avoid invalidating the incremental cache
1649         // unless we have to.
1650         self.item_name_from_def_id(id).unwrap_or_else(|| {
1651             bug!("item_name: no name for {:?}", self.def_path(id));
1652         })
1653     }
1654
1655     /// Look up the name and span of an item or [`Node`].
1656     ///
1657     /// See [`item_name`][Self::item_name] for more information.
1658     pub fn opt_item_name(self, def_id: DefId) -> Option<Ident> {
1659         // Look at the HIR first so the span will be correct if this is a local item.
1660         self.item_name_from_hir(def_id)
1661             .or_else(|| self.item_name_from_def_id(def_id).map(Ident::with_dummy_span))
1662     }
1663
1664     pub fn opt_associated_item(self, def_id: DefId) -> Option<&'tcx AssocItem> {
1665         if let DefKind::AssocConst | DefKind::AssocFn | DefKind::AssocTy = self.def_kind(def_id) {
1666             Some(self.associated_item(def_id))
1667         } else {
1668             None
1669         }
1670     }
1671
1672     pub fn field_index(self, hir_id: hir::HirId, typeck_results: &TypeckResults<'_>) -> usize {
1673         typeck_results.field_indices().get(hir_id).cloned().expect("no index for a field")
1674     }
1675
1676     pub fn find_field_index(self, ident: Ident, variant: &VariantDef) -> Option<usize> {
1677         variant.fields.iter().position(|field| self.hygienic_eq(ident, field.ident, variant.def_id))
1678     }
1679
1680     /// Returns `true` if the impls are the same polarity and the trait either
1681     /// has no items or is annotated `#[marker]` and prevents item overrides.
1682     pub fn impls_are_allowed_to_overlap(
1683         self,
1684         def_id1: DefId,
1685         def_id2: DefId,
1686     ) -> Option<ImplOverlapKind> {
1687         // If either trait impl references an error, they're allowed to overlap,
1688         // as one of them essentially doesn't exist.
1689         if self.impl_trait_ref(def_id1).map_or(false, |tr| tr.references_error())
1690             || self.impl_trait_ref(def_id2).map_or(false, |tr| tr.references_error())
1691         {
1692             return Some(ImplOverlapKind::Permitted { marker: false });
1693         }
1694
1695         match (self.impl_polarity(def_id1), self.impl_polarity(def_id2)) {
1696             (ImplPolarity::Reservation, _) | (_, ImplPolarity::Reservation) => {
1697                 // `#[rustc_reservation_impl]` impls don't overlap with anything
1698                 debug!(
1699                     "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) = Some(Permitted) (reservations)",
1700                     def_id1, def_id2
1701                 );
1702                 return Some(ImplOverlapKind::Permitted { marker: false });
1703             }
1704             (ImplPolarity::Positive, ImplPolarity::Negative)
1705             | (ImplPolarity::Negative, ImplPolarity::Positive) => {
1706                 // `impl AutoTrait for Type` + `impl !AutoTrait for Type`
1707                 debug!(
1708                     "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) - None (differing polarities)",
1709                     def_id1, def_id2
1710                 );
1711                 return None;
1712             }
1713             (ImplPolarity::Positive, ImplPolarity::Positive)
1714             | (ImplPolarity::Negative, ImplPolarity::Negative) => {}
1715         };
1716
1717         let is_marker_overlap = {
1718             let is_marker_impl = |def_id: DefId| -> bool {
1719                 let trait_ref = self.impl_trait_ref(def_id);
1720                 trait_ref.map_or(false, |tr| self.trait_def(tr.def_id).is_marker)
1721             };
1722             is_marker_impl(def_id1) && is_marker_impl(def_id2)
1723         };
1724
1725         if is_marker_overlap {
1726             debug!(
1727                 "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) = Some(Permitted) (marker overlap)",
1728                 def_id1, def_id2
1729             );
1730             Some(ImplOverlapKind::Permitted { marker: true })
1731         } else {
1732             if let Some(self_ty1) = self.issue33140_self_ty(def_id1) {
1733                 if let Some(self_ty2) = self.issue33140_self_ty(def_id2) {
1734                     if self_ty1 == self_ty2 {
1735                         debug!(
1736                             "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) - issue #33140 HACK",
1737                             def_id1, def_id2
1738                         );
1739                         return Some(ImplOverlapKind::Issue33140);
1740                     } else {
1741                         debug!(
1742                             "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) - found {:?} != {:?}",
1743                             def_id1, def_id2, self_ty1, self_ty2
1744                         );
1745                     }
1746                 }
1747             }
1748
1749             debug!("impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) = None", def_id1, def_id2);
1750             None
1751         }
1752     }
1753
1754     /// Returns `ty::VariantDef` if `res` refers to a struct,
1755     /// or variant or their constructors, panics otherwise.
1756     pub fn expect_variant_res(self, res: Res) -> &'tcx VariantDef {
1757         match res {
1758             Res::Def(DefKind::Variant, did) => {
1759                 let enum_did = self.parent(did).unwrap();
1760                 self.adt_def(enum_did).variant_with_id(did)
1761             }
1762             Res::Def(DefKind::Struct | DefKind::Union, did) => self.adt_def(did).non_enum_variant(),
1763             Res::Def(DefKind::Ctor(CtorOf::Variant, ..), variant_ctor_did) => {
1764                 let variant_did = self.parent(variant_ctor_did).unwrap();
1765                 let enum_did = self.parent(variant_did).unwrap();
1766                 self.adt_def(enum_did).variant_with_ctor_id(variant_ctor_did)
1767             }
1768             Res::Def(DefKind::Ctor(CtorOf::Struct, ..), ctor_did) => {
1769                 let struct_did = self.parent(ctor_did).expect("struct ctor has no parent");
1770                 self.adt_def(struct_did).non_enum_variant()
1771             }
1772             _ => bug!("expect_variant_res used with unexpected res {:?}", res),
1773         }
1774     }
1775
1776     /// Returns the possibly-auto-generated MIR of a `(DefId, Subst)` pair.
1777     pub fn instance_mir(self, instance: ty::InstanceDef<'tcx>) -> &'tcx Body<'tcx> {
1778         match instance {
1779             ty::InstanceDef::Item(def) => match self.def_kind(def.did) {
1780                 DefKind::Const
1781                 | DefKind::Static
1782                 | DefKind::AssocConst
1783                 | DefKind::Ctor(..)
1784                 | DefKind::AnonConst => self.mir_for_ctfe_opt_const_arg(def),
1785                 // If the caller wants `mir_for_ctfe` of a function they should not be using
1786                 // `instance_mir`, so we'll assume const fn also wants the optimized version.
1787                 _ => {
1788                     assert_eq!(def.const_param_did, None);
1789                     self.optimized_mir(def.did)
1790                 }
1791             },
1792             ty::InstanceDef::VtableShim(..)
1793             | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
1794             | ty::InstanceDef::Intrinsic(..)
1795             | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
1796             | ty::InstanceDef::Virtual(..)
1797             | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
1798             | ty::InstanceDef::DropGlue(..)
1799             | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => self.mir_shims(instance),
1800         }
1801     }
1802
1803     /// Gets the attributes of a definition.
1804     pub fn get_attrs(self, did: DefId) -> Attributes<'tcx> {
1805         if let Some(did) = did.as_local() {
1806             self.hir().attrs(self.hir().local_def_id_to_hir_id(did))
1807         } else {
1808             self.item_attrs(did)
1809         }
1810     }
1811
1812     /// Determines whether an item is annotated with an attribute.
1813     pub fn has_attr(self, did: DefId, attr: Symbol) -> bool {
1814         self.sess.contains_name(&self.get_attrs(did), attr)
1815     }
1816
1817     /// Returns `true` if this is an `auto trait`.
1818     pub fn trait_is_auto(self, trait_def_id: DefId) -> bool {
1819         self.trait_def(trait_def_id).has_auto_impl
1820     }
1821
1822     /// Returns layout of a generator. Layout might be unavailable if the
1823     /// generator is tainted by errors.
1824     pub fn generator_layout(self, def_id: DefId) -> Option<&'tcx GeneratorLayout<'tcx>> {
1825         self.optimized_mir(def_id).generator_layout()
1826     }
1827
1828     /// Given the `DefId` of an impl, returns the `DefId` of the trait it implements.
1829     /// If it implements no trait, returns `None`.
1830     pub fn trait_id_of_impl(self, def_id: DefId) -> Option<DefId> {
1831         self.impl_trait_ref(def_id).map(|tr| tr.def_id)
1832     }
1833
1834     /// If the given defid describes a method belonging to an impl, returns the
1835     /// `DefId` of the impl that the method belongs to; otherwise, returns `None`.
1836     pub fn impl_of_method(self, def_id: DefId) -> Option<DefId> {
1837         self.opt_associated_item(def_id).and_then(|trait_item| match trait_item.container {
1838             TraitContainer(_) => None,
1839             ImplContainer(def_id) => Some(def_id),
1840         })
1841     }
1842
1843     /// Looks up the span of `impl_did` if the impl is local; otherwise returns `Err`
1844     /// with the name of the crate containing the impl.
1845     pub fn span_of_impl(self, impl_did: DefId) -> Result<Span, Symbol> {
1846         if let Some(impl_did) = impl_did.as_local() {
1847             let hir_id = self.hir().local_def_id_to_hir_id(impl_did);
1848             Ok(self.hir().span(hir_id))
1849         } else {
1850             Err(self.crate_name(impl_did.krate))
1851         }
1852     }
1853
1854     /// Hygienically compares a use-site name (`use_name`) for a field or an associated item with
1855     /// its supposed definition name (`def_name`). The method also needs `DefId` of the supposed
1856     /// definition's parent/scope to perform comparison.
1857     pub fn hygienic_eq(self, use_name: Ident, def_name: Ident, def_parent_def_id: DefId) -> bool {
1858         // We could use `Ident::eq` here, but we deliberately don't. The name
1859         // comparison fails frequently, and we want to avoid the expensive
1860         // `normalize_to_macros_2_0()` calls required for the span comparison whenever possible.
1861         use_name.name == def_name.name
1862             && use_name
1863                 .span
1864                 .ctxt()
1865                 .hygienic_eq(def_name.span.ctxt(), self.expansion_that_defined(def_parent_def_id))
1866     }
1867
1868     pub fn expansion_that_defined(self, scope: DefId) -> ExpnId {
1869         match scope.as_local() {
1870             // Parsing and expansion aren't incremental, so we don't
1871             // need to go through a query for the same-crate case.
1872             Some(scope) => self.hir().definitions().expansion_that_defined(scope),
1873             None => self.expn_that_defined(scope),
1874         }
1875     }
1876
1877     pub fn adjust_ident(self, mut ident: Ident, scope: DefId) -> Ident {
1878         ident.span.normalize_to_macros_2_0_and_adjust(self.expansion_that_defined(scope));
1879         ident
1880     }
1881
1882     pub fn adjust_ident_and_get_scope(
1883         self,
1884         mut ident: Ident,
1885         scope: DefId,
1886         block: hir::HirId,
1887     ) -> (Ident, DefId) {
1888         let scope =
1889             match ident.span.normalize_to_macros_2_0_and_adjust(self.expansion_that_defined(scope))
1890             {
1891                 Some(actual_expansion) => {
1892                     self.hir().definitions().parent_module_of_macro_def(actual_expansion)
1893                 }
1894                 None => self.parent_module(block).to_def_id(),
1895             };
1896         (ident, scope)
1897     }
1898
1899     pub fn is_object_safe(self, key: DefId) -> bool {
1900         self.object_safety_violations(key).is_empty()
1901     }
1902 }
1903
1904 /// Yields the parent function's `DefId` if `def_id` is an `impl Trait` definition.
1905 pub fn is_impl_trait_defn(tcx: TyCtxt<'_>, def_id: DefId) -> Option<DefId> {
1906     if let Some(def_id) = def_id.as_local() {
1907         if let Node::Item(item) = tcx.hir().get(tcx.hir().local_def_id_to_hir_id(def_id)) {
1908             if let hir::ItemKind::OpaqueTy(ref opaque_ty) = item.kind {
1909                 return opaque_ty.impl_trait_fn;
1910             }
1911         }
1912     }
1913     None
1914 }
1915
1916 pub fn int_ty(ity: ast::IntTy) -> IntTy {
1917     match ity {
1918         ast::IntTy::Isize => IntTy::Isize,
1919         ast::IntTy::I8 => IntTy::I8,
1920         ast::IntTy::I16 => IntTy::I16,
1921         ast::IntTy::I32 => IntTy::I32,
1922         ast::IntTy::I64 => IntTy::I64,
1923         ast::IntTy::I128 => IntTy::I128,
1924     }
1925 }
1926
1927 pub fn uint_ty(uty: ast::UintTy) -> UintTy {
1928     match uty {
1929         ast::UintTy::Usize => UintTy::Usize,
1930         ast::UintTy::U8 => UintTy::U8,
1931         ast::UintTy::U16 => UintTy::U16,
1932         ast::UintTy::U32 => UintTy::U32,
1933         ast::UintTy::U64 => UintTy::U64,
1934         ast::UintTy::U128 => UintTy::U128,
1935     }
1936 }
1937
1938 pub fn float_ty(fty: ast::FloatTy) -> FloatTy {
1939     match fty {
1940         ast::FloatTy::F32 => FloatTy::F32,
1941         ast::FloatTy::F64 => FloatTy::F64,
1942     }
1943 }
1944
1945 pub fn ast_int_ty(ity: IntTy) -> ast::IntTy {
1946     match ity {
1947         IntTy::Isize => ast::IntTy::Isize,
1948         IntTy::I8 => ast::IntTy::I8,
1949         IntTy::I16 => ast::IntTy::I16,
1950         IntTy::I32 => ast::IntTy::I32,
1951         IntTy::I64 => ast::IntTy::I64,
1952         IntTy::I128 => ast::IntTy::I128,
1953     }
1954 }
1955
1956 pub fn ast_uint_ty(uty: UintTy) -> ast::UintTy {
1957     match uty {
1958         UintTy::Usize => ast::UintTy::Usize,
1959         UintTy::U8 => ast::UintTy::U8,
1960         UintTy::U16 => ast::UintTy::U16,
1961         UintTy::U32 => ast::UintTy::U32,
1962         UintTy::U64 => ast::UintTy::U64,
1963         UintTy::U128 => ast::UintTy::U128,
1964     }
1965 }
1966
1967 pub fn provide(providers: &mut ty::query::Providers) {
1968     context::provide(providers);
1969     erase_regions::provide(providers);
1970     layout::provide(providers);
1971     util::provide(providers);
1972     print::provide(providers);
1973     super::util::bug::provide(providers);
1974     *providers = ty::query::Providers {
1975         trait_impls_of: trait_def::trait_impls_of_provider,
1976         type_uninhabited_from: inhabitedness::type_uninhabited_from,
1977         const_param_default: consts::const_param_default,
1978         ..*providers
1979     };
1980 }
1981
1982 /// A map for the local crate mapping each type to a vector of its
1983 /// inherent impls. This is not meant to be used outside of coherence;
1984 /// rather, you should request the vector for a specific type via
1985 /// `tcx.inherent_impls(def_id)` so as to minimize your dependencies
1986 /// (constructing this map requires touching the entire crate).
1987 #[derive(Clone, Debug, Default, HashStable)]
1988 pub struct CrateInherentImpls {
1989     pub inherent_impls: LocalDefIdMap<Vec<DefId>>,
1990 }
1991
1992 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, HashStable)]
1993 pub struct SymbolName<'tcx> {
1994     /// `&str` gives a consistent ordering, which ensures reproducible builds.
1995     pub name: &'tcx str,
1996 }
1997
1998 impl<'tcx> SymbolName<'tcx> {
1999     pub fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>, name: &str) -> SymbolName<'tcx> {
2000         SymbolName {
2001             name: unsafe { str::from_utf8_unchecked(tcx.arena.alloc_slice(name.as_bytes())) },
2002         }
2003     }
2004 }
2005
2006 impl<'tcx> fmt::Display for SymbolName<'tcx> {
2007     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2008         fmt::Display::fmt(&self.name, fmt)
2009     }
2010 }
2011
2012 impl<'tcx> fmt::Debug for SymbolName<'tcx> {
2013     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2014         fmt::Display::fmt(&self.name, fmt)
2015     }
2016 }