]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/mod.rs
Rollup merge of #90685 - jyn514:remove-dead-code, r=Mark-Simulacrum
[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 generics::*;
20 pub use vtable::*;
21
22 use crate::hir::exports::ExportMap;
23 use crate::mir::{Body, GeneratorLayout};
24 use crate::traits::{self, Reveal};
25 use crate::ty;
26 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
27 use crate::ty::util::Discr;
28 use rustc_ast as ast;
29 use rustc_attr as attr;
30 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
31 use rustc_data_structures::stable_hasher::{HashStable, StableHasher};
32 use rustc_data_structures::tagged_ptr::CopyTaggedPtr;
33 use rustc_hir as hir;
34 use rustc_hir::def::{CtorKind, CtorOf, DefKind, Res};
35 use rustc_hir::def_id::{CrateNum, DefId, LocalDefId, LocalDefIdMap, CRATE_DEF_INDEX};
36 use rustc_hir::Node;
37 use rustc_macros::HashStable;
38 use rustc_query_system::ich::StableHashingContext;
39 use rustc_session::cstore::CrateStoreDyn;
40 use rustc_span::symbol::{kw, Ident, Symbol};
41 use rustc_span::{sym, Span};
42 use rustc_target::abi::Align;
43
44 use std::cmp::Ordering;
45 use std::collections::BTreeMap;
46 use std::hash::{Hash, Hasher};
47 use std::ops::ControlFlow;
48 use std::{fmt, ptr, str};
49
50 pub use crate::ty::diagnostics::*;
51 pub use rustc_type_ir::InferTy::*;
52 pub use rustc_type_ir::*;
53
54 pub use self::binding::BindingMode;
55 pub use self::binding::BindingMode::*;
56 pub use self::closure::{
57     is_ancestor_or_same_capture, place_to_string_for_capture, BorrowKind, CaptureInfo,
58     CapturedPlace, ClosureKind, MinCaptureInformationMap, MinCaptureList,
59     RootVariableMinCaptureList, UpvarBorrow, UpvarCapture, UpvarCaptureMap, UpvarId, UpvarListMap,
60     UpvarPath, CAPTURE_STRUCT_LOCAL,
61 };
62 pub use self::consts::{Const, ConstInt, ConstKind, InferConst, ScalarInt, Unevaluated, ValTree};
63 pub use self::context::{
64     tls, CanonicalUserType, CanonicalUserTypeAnnotation, CanonicalUserTypeAnnotations,
65     CtxtInterners, DelaySpanBugEmitted, FreeRegionInfo, GeneratorInteriorTypeCause, GlobalCtxt,
66     Lift, OnDiskCache, TyCtxt, TypeckResults, UserType, UserTypeAnnotationIndex,
67 };
68 pub use self::instance::{Instance, InstanceDef};
69 pub use self::list::List;
70 pub use self::sty::BoundRegionKind::*;
71 pub use self::sty::RegionKind::*;
72 pub use self::sty::TyKind::*;
73 pub use self::sty::{
74     Binder, BoundRegion, BoundRegionKind, BoundTy, BoundTyKind, BoundVar, BoundVariableKind,
75     CanonicalPolyFnSig, ClosureSubsts, ClosureSubstsParts, ConstVid, EarlyBoundRegion,
76     ExistentialPredicate, ExistentialProjection, ExistentialTraitRef, FnSig, FreeRegion, GenSig,
77     GeneratorSubsts, GeneratorSubstsParts, InlineConstSubsts, InlineConstSubstsParts, ParamConst,
78     ParamTy, PolyExistentialProjection, PolyExistentialTraitRef, PolyFnSig, PolyGenSig,
79     PolyTraitRef, ProjectionTy, Region, RegionKind, RegionVid, TraitRef, TyKind, TypeAndMut,
80     UpvarSubsts, VarianceDiagInfo, VarianceDiagMutKind,
81 };
82 pub use self::trait_def::TraitDef;
83
84 pub mod _match;
85 pub mod adjustment;
86 pub mod binding;
87 pub mod cast;
88 pub mod codec;
89 pub mod error;
90 pub mod fast_reject;
91 pub mod flags;
92 pub mod fold;
93 pub mod inhabitedness;
94 pub mod layout;
95 pub mod normalize_erasing_regions;
96 pub mod print;
97 pub mod query;
98 pub mod relate;
99 pub mod subst;
100 pub mod trait_def;
101 pub mod util;
102 pub mod vtable;
103 pub mod walk;
104
105 mod adt;
106 mod assoc;
107 mod closure;
108 mod consts;
109 mod context;
110 mod diagnostics;
111 mod erase_regions;
112 mod generics;
113 mod impls_ty;
114 mod instance;
115 mod list;
116 mod structural_impls;
117 mod sty;
118
119 // Data types
120
121 #[derive(Debug)]
122 pub struct ResolverOutputs {
123     pub definitions: rustc_hir::definitions::Definitions,
124     pub cstore: Box<CrateStoreDyn>,
125     pub visibilities: FxHashMap<LocalDefId, Visibility>,
126     pub extern_crate_map: FxHashMap<LocalDefId, CrateNum>,
127     pub maybe_unused_trait_imports: FxHashSet<LocalDefId>,
128     pub maybe_unused_extern_crates: Vec<(LocalDefId, Span)>,
129     pub export_map: ExportMap,
130     pub glob_map: FxHashMap<LocalDefId, FxHashSet<Symbol>>,
131     /// Extern prelude entries. The value is `true` if the entry was introduced
132     /// via `extern crate` item and not `--extern` option or compiler built-in.
133     pub extern_prelude: FxHashMap<Symbol, bool>,
134     pub main_def: Option<MainDefinition>,
135     pub trait_impls: BTreeMap<DefId, Vec<LocalDefId>>,
136     /// A list of proc macro LocalDefIds, written out in the order in which
137     /// they are declared in the static array generated by proc_macro_harness.
138     pub proc_macros: Vec<LocalDefId>,
139     /// Mapping from ident span to path span for paths that don't exist as written, but that
140     /// exist under `std`. For example, wrote `str::from_utf8` instead of `std::str::from_utf8`.
141     pub confused_type_with_std_module: FxHashMap<Span, Span>,
142 }
143
144 #[derive(Clone, Copy, Debug)]
145 pub struct MainDefinition {
146     pub res: Res<ast::NodeId>,
147     pub is_import: bool,
148     pub span: Span,
149 }
150
151 impl MainDefinition {
152     pub fn opt_fn_def_id(self) -> Option<DefId> {
153         if let Res::Def(DefKind::Fn, def_id) = self.res { Some(def_id) } else { None }
154     }
155 }
156
157 /// The "header" of an impl is everything outside the body: a Self type, a trait
158 /// ref (in the case of a trait impl), and a set of predicates (from the
159 /// bounds / where-clauses).
160 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable)]
161 pub struct ImplHeader<'tcx> {
162     pub impl_def_id: DefId,
163     pub self_ty: Ty<'tcx>,
164     pub trait_ref: Option<TraitRef<'tcx>>,
165     pub predicates: Vec<Predicate<'tcx>>,
166 }
167
168 #[derive(
169     Copy,
170     Clone,
171     PartialEq,
172     Eq,
173     Hash,
174     TyEncodable,
175     TyDecodable,
176     HashStable,
177     Debug,
178     TypeFoldable
179 )]
180 pub enum ImplPolarity {
181     /// `impl Trait for Type`
182     Positive,
183     /// `impl !Trait for Type`
184     Negative,
185     /// `#[rustc_reservation_impl] impl Trait for Type`
186     ///
187     /// This is a "stability hack", not a real Rust feature.
188     /// See #64631 for details.
189     Reservation,
190 }
191
192 impl ImplPolarity {
193     /// Flips polarity by turning `Positive` into `Negative` and `Negative` into `Positive`.
194     pub fn flip(&self) -> Option<ImplPolarity> {
195         match self {
196             ImplPolarity::Positive => Some(ImplPolarity::Negative),
197             ImplPolarity::Negative => Some(ImplPolarity::Positive),
198             ImplPolarity::Reservation => None,
199         }
200     }
201 }
202
203 impl fmt::Display for ImplPolarity {
204     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
205         match self {
206             Self::Positive => f.write_str("positive"),
207             Self::Negative => f.write_str("negative"),
208             Self::Reservation => f.write_str("reservation"),
209         }
210     }
211 }
212
213 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Copy, Hash, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
214 pub enum Visibility {
215     /// Visible everywhere (including in other crates).
216     Public,
217     /// Visible only in the given crate-local module.
218     Restricted(DefId),
219     /// Not visible anywhere in the local crate. This is the visibility of private external items.
220     Invisible,
221 }
222
223 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable, TyEncodable, TyDecodable)]
224 pub enum BoundConstness {
225     /// `T: Trait`
226     NotConst,
227     /// `T: ~const Trait`
228     ///
229     /// Requires resolving to const only when we are in a const context.
230     ConstIfConst,
231 }
232
233 impl fmt::Display for BoundConstness {
234     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
235         match self {
236             Self::NotConst => f.write_str("normal"),
237             Self::ConstIfConst => f.write_str("`~const`"),
238         }
239     }
240 }
241
242 #[derive(
243     Clone,
244     Debug,
245     PartialEq,
246     Eq,
247     Copy,
248     Hash,
249     TyEncodable,
250     TyDecodable,
251     HashStable,
252     TypeFoldable
253 )]
254 pub struct ClosureSizeProfileData<'tcx> {
255     /// Tuple containing the types of closure captures before the feature `capture_disjoint_fields`
256     pub before_feature_tys: Ty<'tcx>,
257     /// Tuple containing the types of closure captures after the feature `capture_disjoint_fields`
258     pub after_feature_tys: Ty<'tcx>,
259 }
260
261 pub trait DefIdTree: Copy {
262     fn parent(self, id: DefId) -> Option<DefId>;
263
264     fn is_descendant_of(self, mut descendant: DefId, ancestor: DefId) -> bool {
265         if descendant.krate != ancestor.krate {
266             return false;
267         }
268
269         while descendant != ancestor {
270             match self.parent(descendant) {
271                 Some(parent) => descendant = parent,
272                 None => return false,
273             }
274         }
275         true
276     }
277 }
278
279 impl<'tcx> DefIdTree for TyCtxt<'tcx> {
280     fn parent(self, id: DefId) -> Option<DefId> {
281         self.def_key(id).parent.map(|index| DefId { index, ..id })
282     }
283 }
284
285 impl Visibility {
286     pub fn from_hir(visibility: &hir::Visibility<'_>, id: hir::HirId, tcx: TyCtxt<'_>) -> Self {
287         match visibility.node {
288             hir::VisibilityKind::Public => Visibility::Public,
289             hir::VisibilityKind::Crate(_) => Visibility::Restricted(DefId::local(CRATE_DEF_INDEX)),
290             hir::VisibilityKind::Restricted { ref path, .. } => match path.res {
291                 // If there is no resolution, `resolve` will have already reported an error, so
292                 // assume that the visibility is public to avoid reporting more privacy errors.
293                 Res::Err => Visibility::Public,
294                 def => Visibility::Restricted(def.def_id()),
295             },
296             hir::VisibilityKind::Inherited => {
297                 Visibility::Restricted(tcx.parent_module(id).to_def_id())
298             }
299         }
300     }
301
302     /// Returns `true` if an item with this visibility is accessible from the given block.
303     pub fn is_accessible_from<T: DefIdTree>(self, module: DefId, tree: T) -> bool {
304         let restriction = match self {
305             // Public items are visible everywhere.
306             Visibility::Public => return true,
307             // Private items from other crates are visible nowhere.
308             Visibility::Invisible => return false,
309             // Restricted items are visible in an arbitrary local module.
310             Visibility::Restricted(other) if other.krate != module.krate => return false,
311             Visibility::Restricted(module) => module,
312         };
313
314         tree.is_descendant_of(module, restriction)
315     }
316
317     /// Returns `true` if this visibility is at least as accessible as the given visibility
318     pub fn is_at_least<T: DefIdTree>(self, vis: Visibility, tree: T) -> bool {
319         let vis_restriction = match vis {
320             Visibility::Public => return self == Visibility::Public,
321             Visibility::Invisible => return true,
322             Visibility::Restricted(module) => module,
323         };
324
325         self.is_accessible_from(vis_restriction, tree)
326     }
327
328     // Returns `true` if this item is visible anywhere in the local crate.
329     pub fn is_visible_locally(self) -> bool {
330         match self {
331             Visibility::Public => true,
332             Visibility::Restricted(def_id) => def_id.is_local(),
333             Visibility::Invisible => false,
334         }
335     }
336 }
337
338 /// The crate variances map is computed during typeck and contains the
339 /// variance of every item in the local crate. You should not use it
340 /// directly, because to do so will make your pass dependent on the
341 /// HIR of every item in the local crate. Instead, use
342 /// `tcx.variances_of()` to get the variance for a *particular*
343 /// item.
344 #[derive(HashStable, Debug)]
345 pub struct CrateVariancesMap<'tcx> {
346     /// For each item with generics, maps to a vector of the variance
347     /// of its generics. If an item has no generics, it will have no
348     /// entry.
349     pub variances: FxHashMap<DefId, &'tcx [ty::Variance]>,
350 }
351
352 // Contains information needed to resolve types and (in the future) look up
353 // the types of AST nodes.
354 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash)]
355 pub struct CReaderCacheKey {
356     pub cnum: Option<CrateNum>,
357     pub pos: usize,
358 }
359
360 #[allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
361 pub struct TyS<'tcx> {
362     /// This field shouldn't be used directly and may be removed in the future.
363     /// Use `TyS::kind()` instead.
364     kind: TyKind<'tcx>,
365     /// This field shouldn't be used directly and may be removed in the future.
366     /// Use `TyS::flags()` instead.
367     flags: TypeFlags,
368
369     /// This is a kind of confusing thing: it stores the smallest
370     /// binder such that
371     ///
372     /// (a) the binder itself captures nothing but
373     /// (b) all the late-bound things within the type are captured
374     ///     by some sub-binder.
375     ///
376     /// So, for a type without any late-bound things, like `u32`, this
377     /// will be *innermost*, because that is the innermost binder that
378     /// captures nothing. But for a type `&'D u32`, where `'D` is a
379     /// late-bound region with De Bruijn index `D`, this would be `D + 1`
380     /// -- the binder itself does not capture `D`, but `D` is captured
381     /// by an inner binder.
382     ///
383     /// We call this concept an "exclusive" binder `D` because all
384     /// De Bruijn indices within the type are contained within `0..D`
385     /// (exclusive).
386     outer_exclusive_binder: ty::DebruijnIndex,
387 }
388
389 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
390     /// A constructor used only for internal testing.
391     #[allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
392     pub fn make_for_test(
393         kind: TyKind<'tcx>,
394         flags: TypeFlags,
395         outer_exclusive_binder: ty::DebruijnIndex,
396     ) -> TyS<'tcx> {
397         TyS { kind, flags, outer_exclusive_binder }
398     }
399 }
400
401 // `TyS` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
402 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
403 static_assert_size!(TyS<'_>, 40);
404
405 impl<'tcx> Ord for TyS<'tcx> {
406     fn cmp(&self, other: &TyS<'tcx>) -> Ordering {
407         self.kind().cmp(other.kind())
408     }
409 }
410
411 impl<'tcx> PartialOrd for TyS<'tcx> {
412     fn partial_cmp(&self, other: &TyS<'tcx>) -> Option<Ordering> {
413         Some(self.kind().cmp(other.kind()))
414     }
415 }
416
417 impl<'tcx> PartialEq for TyS<'tcx> {
418     #[inline]
419     fn eq(&self, other: &TyS<'tcx>) -> bool {
420         ptr::eq(self, other)
421     }
422 }
423 impl<'tcx> Eq for TyS<'tcx> {}
424
425 impl<'tcx> Hash for TyS<'tcx> {
426     fn hash<H: Hasher>(&self, s: &mut H) {
427         (self as *const TyS<'_>).hash(s)
428     }
429 }
430
431 impl<'a, 'tcx> HashStable<StableHashingContext<'a>> for TyS<'tcx> {
432     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
433         let ty::TyS {
434             ref kind,
435
436             // The other fields just provide fast access to information that is
437             // also contained in `kind`, so no need to hash them.
438             flags: _,
439
440             outer_exclusive_binder: _,
441         } = *self;
442
443         kind.hash_stable(hcx, hasher);
444     }
445 }
446
447 #[rustc_diagnostic_item = "Ty"]
448 pub type Ty<'tcx> = &'tcx TyS<'tcx>;
449
450 impl ty::EarlyBoundRegion {
451     /// Does this early bound region have a name? Early bound regions normally
452     /// always have names except when using anonymous lifetimes (`'_`).
453     pub fn has_name(&self) -> bool {
454         self.name != kw::UnderscoreLifetime
455     }
456 }
457
458 #[derive(Debug)]
459 crate struct PredicateInner<'tcx> {
460     kind: Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>>,
461     flags: TypeFlags,
462     /// See the comment for the corresponding field of [TyS].
463     outer_exclusive_binder: ty::DebruijnIndex,
464 }
465
466 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
467 static_assert_size!(PredicateInner<'_>, 48);
468
469 #[derive(Clone, Copy, Lift)]
470 pub struct Predicate<'tcx> {
471     inner: &'tcx PredicateInner<'tcx>,
472 }
473
474 impl<'tcx> PartialEq for Predicate<'tcx> {
475     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
476         // `self.kind` is always interned.
477         ptr::eq(self.inner, other.inner)
478     }
479 }
480
481 impl Hash for Predicate<'_> {
482     fn hash<H: Hasher>(&self, s: &mut H) {
483         (self.inner as *const PredicateInner<'_>).hash(s)
484     }
485 }
486
487 impl<'tcx> Eq for Predicate<'tcx> {}
488
489 impl<'tcx> Predicate<'tcx> {
490     /// Gets the inner `Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>>`.
491     #[inline]
492     pub fn kind(self) -> Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>> {
493         self.inner.kind
494     }
495
496     /// Flips the polarity of a Predicate.
497     ///
498     /// Given `T: Trait` predicate it returns `T: !Trait` and given `T: !Trait` returns `T: Trait`.
499     pub fn flip_polarity(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Predicate<'tcx>> {
500         let kind = self
501             .inner
502             .kind
503             .map_bound(|kind| match kind {
504                 PredicateKind::Trait(TraitPredicate { trait_ref, constness, polarity }) => {
505                     Some(PredicateKind::Trait(TraitPredicate {
506                         trait_ref,
507                         constness,
508                         polarity: polarity.flip()?,
509                     }))
510                 }
511
512                 _ => None,
513             })
514             .transpose()?;
515
516         Some(tcx.mk_predicate(kind))
517     }
518 }
519
520 impl<'a, 'tcx> HashStable<StableHashingContext<'a>> for Predicate<'tcx> {
521     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
522         let PredicateInner {
523             ref kind,
524
525             // The other fields just provide fast access to information that is
526             // also contained in `kind`, so no need to hash them.
527             flags: _,
528             outer_exclusive_binder: _,
529         } = self.inner;
530
531         kind.hash_stable(hcx, hasher);
532     }
533 }
534
535 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
536 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
537 pub enum PredicateKind<'tcx> {
538     /// Corresponds to `where Foo: Bar<A, B, C>`. `Foo` here would be
539     /// the `Self` type of the trait reference and `A`, `B`, and `C`
540     /// would be the type parameters.
541     Trait(TraitPredicate<'tcx>),
542
543     /// `where 'a: 'b`
544     RegionOutlives(RegionOutlivesPredicate<'tcx>),
545
546     /// `where T: 'a`
547     TypeOutlives(TypeOutlivesPredicate<'tcx>),
548
549     /// `where <T as TraitRef>::Name == X`, approximately.
550     /// See the `ProjectionPredicate` struct for details.
551     Projection(ProjectionPredicate<'tcx>),
552
553     /// No syntax: `T` well-formed.
554     WellFormed(GenericArg<'tcx>),
555
556     /// Trait must be object-safe.
557     ObjectSafe(DefId),
558
559     /// No direct syntax. May be thought of as `where T: FnFoo<...>`
560     /// for some substitutions `...` and `T` being a closure type.
561     /// Satisfied (or refuted) once we know the closure's kind.
562     ClosureKind(DefId, SubstsRef<'tcx>, ClosureKind),
563
564     /// `T1 <: T2`
565     ///
566     /// This obligation is created most often when we have two
567     /// unresolved type variables and hence don't have enough
568     /// information to process the subtyping obligation yet.
569     Subtype(SubtypePredicate<'tcx>),
570
571     /// `T1` coerced to `T2`
572     ///
573     /// Like a subtyping obligation, this is created most often
574     /// when we have two unresolved type variables and hence
575     /// don't have enough information to process the coercion
576     /// obligation yet. At the moment, we actually process coercions
577     /// very much like subtyping and don't handle the full coercion
578     /// logic.
579     Coerce(CoercePredicate<'tcx>),
580
581     /// Constant initializer must evaluate successfully.
582     ConstEvaluatable(ty::Unevaluated<'tcx, ()>),
583
584     /// Constants must be equal. The first component is the const that is expected.
585     ConstEquate(&'tcx Const<'tcx>, &'tcx Const<'tcx>),
586
587     /// Represents a type found in the environment that we can use for implied bounds.
588     ///
589     /// Only used for Chalk.
590     TypeWellFormedFromEnv(Ty<'tcx>),
591 }
592
593 /// The crate outlives map is computed during typeck and contains the
594 /// outlives of every item in the local crate. You should not use it
595 /// directly, because to do so will make your pass dependent on the
596 /// HIR of every item in the local crate. Instead, use
597 /// `tcx.inferred_outlives_of()` to get the outlives for a *particular*
598 /// item.
599 #[derive(HashStable, Debug)]
600 pub struct CratePredicatesMap<'tcx> {
601     /// For each struct with outlive bounds, maps to a vector of the
602     /// predicate of its outlive bounds. If an item has no outlives
603     /// bounds, it will have no entry.
604     pub predicates: FxHashMap<DefId, &'tcx [(Predicate<'tcx>, Span)]>,
605 }
606
607 impl<'tcx> Predicate<'tcx> {
608     /// Performs a substitution suitable for going from a
609     /// poly-trait-ref to supertraits that must hold if that
610     /// poly-trait-ref holds. This is slightly different from a normal
611     /// substitution in terms of what happens with bound regions. See
612     /// lengthy comment below for details.
613     pub fn subst_supertrait(
614         self,
615         tcx: TyCtxt<'tcx>,
616         trait_ref: &ty::PolyTraitRef<'tcx>,
617     ) -> Predicate<'tcx> {
618         // The interaction between HRTB and supertraits is not entirely
619         // obvious. Let me walk you (and myself) through an example.
620         //
621         // Let's start with an easy case. Consider two traits:
622         //
623         //     trait Foo<'a>: Bar<'a,'a> { }
624         //     trait Bar<'b,'c> { }
625         //
626         // Now, if we have a trait reference `for<'x> T: Foo<'x>`, then
627         // we can deduce that `for<'x> T: Bar<'x,'x>`. Basically, if we
628         // knew that `Foo<'x>` (for any 'x) then we also know that
629         // `Bar<'x,'x>` (for any 'x). This more-or-less falls out from
630         // normal substitution.
631         //
632         // In terms of why this is sound, the idea is that whenever there
633         // is an impl of `T:Foo<'a>`, it must show that `T:Bar<'a,'a>`
634         // holds.  So if there is an impl of `T:Foo<'a>` that applies to
635         // all `'a`, then we must know that `T:Bar<'a,'a>` holds for all
636         // `'a`.
637         //
638         // Another example to be careful of is this:
639         //
640         //     trait Foo1<'a>: for<'b> Bar1<'a,'b> { }
641         //     trait Bar1<'b,'c> { }
642         //
643         // Here, if we have `for<'x> T: Foo1<'x>`, then what do we know?
644         // The answer is that we know `for<'x,'b> T: Bar1<'x,'b>`. The
645         // reason is similar to the previous example: any impl of
646         // `T:Foo1<'x>` must show that `for<'b> T: Bar1<'x, 'b>`.  So
647         // basically we would want to collapse the bound lifetimes from
648         // the input (`trait_ref`) and the supertraits.
649         //
650         // To achieve this in practice is fairly straightforward. Let's
651         // consider the more complicated scenario:
652         //
653         // - We start out with `for<'x> T: Foo1<'x>`. In this case, `'x`
654         //   has a De Bruijn index of 1. We want to produce `for<'x,'b> T: Bar1<'x,'b>`,
655         //   where both `'x` and `'b` would have a DB index of 1.
656         //   The substitution from the input trait-ref is therefore going to be
657         //   `'a => 'x` (where `'x` has a DB index of 1).
658         // - The supertrait-ref is `for<'b> Bar1<'a,'b>`, where `'a` is an
659         //   early-bound parameter and `'b' is a late-bound parameter with a
660         //   DB index of 1.
661         // - If we replace `'a` with `'x` from the input, it too will have
662         //   a DB index of 1, and thus we'll have `for<'x,'b> Bar1<'x,'b>`
663         //   just as we wanted.
664         //
665         // There is only one catch. If we just apply the substitution `'a
666         // => 'x` to `for<'b> Bar1<'a,'b>`, the substitution code will
667         // adjust the DB index because we substituting into a binder (it
668         // tries to be so smart...) resulting in `for<'x> for<'b>
669         // Bar1<'x,'b>` (we have no syntax for this, so use your
670         // imagination). Basically the 'x will have DB index of 2 and 'b
671         // will have DB index of 1. Not quite what we want. So we apply
672         // the substitution to the *contents* of the trait reference,
673         // rather than the trait reference itself (put another way, the
674         // substitution code expects equal binding levels in the values
675         // from the substitution and the value being substituted into, and
676         // this trick achieves that).
677
678         // Working through the second example:
679         // trait_ref: for<'x> T: Foo1<'^0.0>; substs: [T, '^0.0]
680         // predicate: for<'b> Self: Bar1<'a, '^0.0>; substs: [Self, 'a, '^0.0]
681         // We want to end up with:
682         //     for<'x, 'b> T: Bar1<'^0.0, '^0.1>
683         // To do this:
684         // 1) We must shift all bound vars in predicate by the length
685         //    of trait ref's bound vars. So, we would end up with predicate like
686         //    Self: Bar1<'a, '^0.1>
687         // 2) We can then apply the trait substs to this, ending up with
688         //    T: Bar1<'^0.0, '^0.1>
689         // 3) Finally, to create the final bound vars, we concatenate the bound
690         //    vars of the trait ref with those of the predicate:
691         //    ['x, 'b]
692         let bound_pred = self.kind();
693         let pred_bound_vars = bound_pred.bound_vars();
694         let trait_bound_vars = trait_ref.bound_vars();
695         // 1) Self: Bar1<'a, '^0.0> -> Self: Bar1<'a, '^0.1>
696         let shifted_pred =
697             tcx.shift_bound_var_indices(trait_bound_vars.len(), bound_pred.skip_binder());
698         // 2) Self: Bar1<'a, '^0.1> -> T: Bar1<'^0.0, '^0.1>
699         let new = shifted_pred.subst(tcx, trait_ref.skip_binder().substs);
700         // 3) ['x] + ['b] -> ['x, 'b]
701         let bound_vars =
702             tcx.mk_bound_variable_kinds(trait_bound_vars.iter().chain(pred_bound_vars));
703         tcx.reuse_or_mk_predicate(self, ty::Binder::bind_with_vars(new, bound_vars))
704     }
705 }
706
707 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
708 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
709 pub struct TraitPredicate<'tcx> {
710     pub trait_ref: TraitRef<'tcx>,
711
712     pub constness: BoundConstness,
713
714     pub polarity: ImplPolarity,
715 }
716
717 pub type PolyTraitPredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, TraitPredicate<'tcx>>;
718
719 impl<'tcx> TraitPredicate<'tcx> {
720     pub fn def_id(self) -> DefId {
721         self.trait_ref.def_id
722     }
723
724     pub fn self_ty(self) -> Ty<'tcx> {
725         self.trait_ref.self_ty()
726     }
727 }
728
729 impl<'tcx> PolyTraitPredicate<'tcx> {
730     pub fn def_id(self) -> DefId {
731         // Ok to skip binder since trait `DefId` does not care about regions.
732         self.skip_binder().def_id()
733     }
734
735     pub fn self_ty(self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
736         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.self_ty())
737     }
738 }
739
740 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
741 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
742 pub struct OutlivesPredicate<A, B>(pub A, pub B); // `A: B`
743 pub type RegionOutlivesPredicate<'tcx> = OutlivesPredicate<ty::Region<'tcx>, ty::Region<'tcx>>;
744 pub type TypeOutlivesPredicate<'tcx> = OutlivesPredicate<Ty<'tcx>, ty::Region<'tcx>>;
745 pub type PolyRegionOutlivesPredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, RegionOutlivesPredicate<'tcx>>;
746 pub type PolyTypeOutlivesPredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, TypeOutlivesPredicate<'tcx>>;
747
748 /// Encodes that `a` must be a subtype of `b`. The `a_is_expected` flag indicates
749 /// whether the `a` type is the type that we should label as "expected" when
750 /// presenting user diagnostics.
751 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
752 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
753 pub struct SubtypePredicate<'tcx> {
754     pub a_is_expected: bool,
755     pub a: Ty<'tcx>,
756     pub b: Ty<'tcx>,
757 }
758 pub type PolySubtypePredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, SubtypePredicate<'tcx>>;
759
760 /// Encodes that we have to coerce *from* the `a` type to the `b` type.
761 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
762 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
763 pub struct CoercePredicate<'tcx> {
764     pub a: Ty<'tcx>,
765     pub b: Ty<'tcx>,
766 }
767 pub type PolyCoercePredicate<'tcx> = ty::Binder<'tcx, CoercePredicate<'tcx>>;
768
769 /// This kind of predicate has no *direct* correspondent in the
770 /// syntax, but it roughly corresponds to the syntactic forms:
771 ///
772 /// 1. `T: TraitRef<..., Item = Type>`
773 /// 2. `<T as TraitRef<...>>::Item == Type` (NYI)
774 ///
775 /// In particular, form #1 is "desugared" to the combination of a
776 /// normal trait predicate (`T: TraitRef<...>`) and one of these
777 /// predicates. Form #2 is a broader form in that it also permits
778 /// equality between arbitrary types. Processing an instance of
779 /// Form #2 eventually yields one of these `ProjectionPredicate`
780 /// instances to normalize the LHS.
781 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
782 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
783 pub struct ProjectionPredicate<'tcx> {
784     pub projection_ty: ProjectionTy<'tcx>,
785     pub ty: Ty<'tcx>,
786 }
787
788 pub type PolyProjectionPredicate<'tcx> = Binder<'tcx, ProjectionPredicate<'tcx>>;
789
790 impl<'tcx> PolyProjectionPredicate<'tcx> {
791     /// Returns the `DefId` of the trait of the associated item being projected.
792     #[inline]
793     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
794         self.skip_binder().projection_ty.trait_def_id(tcx)
795     }
796
797     /// Get the [PolyTraitRef] required for this projection to be well formed.
798     /// Note that for generic associated types the predicates of the associated
799     /// type also need to be checked.
800     #[inline]
801     pub fn required_poly_trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyTraitRef<'tcx> {
802         // Note: unlike with `TraitRef::to_poly_trait_ref()`,
803         // `self.0.trait_ref` is permitted to have escaping regions.
804         // This is because here `self` has a `Binder` and so does our
805         // return value, so we are preserving the number of binding
806         // levels.
807         self.map_bound(|predicate| predicate.projection_ty.trait_ref(tcx))
808     }
809
810     pub fn ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
811         self.map_bound(|predicate| predicate.ty)
812     }
813
814     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type.
815     ///
816     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
817     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(projection_def_id()).container`.
818     pub fn projection_def_id(&self) -> DefId {
819         // Ok to skip binder since trait `DefId` does not care about regions.
820         self.skip_binder().projection_ty.item_def_id
821     }
822 }
823
824 pub trait ToPolyTraitRef<'tcx> {
825     fn to_poly_trait_ref(&self) -> PolyTraitRef<'tcx>;
826 }
827
828 impl<'tcx> ToPolyTraitRef<'tcx> for PolyTraitPredicate<'tcx> {
829     fn to_poly_trait_ref(&self) -> PolyTraitRef<'tcx> {
830         self.map_bound_ref(|trait_pred| trait_pred.trait_ref)
831     }
832 }
833
834 pub trait ToPredicate<'tcx> {
835     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx>;
836 }
837
838 impl ToPredicate<'tcx> for Binder<'tcx, PredicateKind<'tcx>> {
839     #[inline(always)]
840     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
841         tcx.mk_predicate(self)
842     }
843 }
844
845 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for ConstnessAnd<PolyTraitRef<'tcx>> {
846     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
847         self.value
848             .map_bound(|trait_ref| {
849                 PredicateKind::Trait(ty::TraitPredicate {
850                     trait_ref,
851                     constness: self.constness,
852                     polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
853                 })
854             })
855             .to_predicate(tcx)
856     }
857 }
858
859 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for PolyTraitPredicate<'tcx> {
860     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
861         self.map_bound(PredicateKind::Trait).to_predicate(tcx)
862     }
863 }
864
865 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for PolyRegionOutlivesPredicate<'tcx> {
866     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
867         self.map_bound(PredicateKind::RegionOutlives).to_predicate(tcx)
868     }
869 }
870
871 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for PolyTypeOutlivesPredicate<'tcx> {
872     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
873         self.map_bound(PredicateKind::TypeOutlives).to_predicate(tcx)
874     }
875 }
876
877 impl<'tcx> ToPredicate<'tcx> for PolyProjectionPredicate<'tcx> {
878     fn to_predicate(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Predicate<'tcx> {
879         self.map_bound(PredicateKind::Projection).to_predicate(tcx)
880     }
881 }
882
883 impl<'tcx> Predicate<'tcx> {
884     pub fn to_opt_poly_trait_ref(self) -> Option<ConstnessAnd<PolyTraitRef<'tcx>>> {
885         let predicate = self.kind();
886         match predicate.skip_binder() {
887             PredicateKind::Trait(t) => {
888                 Some(ConstnessAnd { constness: t.constness, value: predicate.rebind(t.trait_ref) })
889             }
890             PredicateKind::Projection(..)
891             | PredicateKind::Subtype(..)
892             | PredicateKind::Coerce(..)
893             | PredicateKind::RegionOutlives(..)
894             | PredicateKind::WellFormed(..)
895             | PredicateKind::ObjectSafe(..)
896             | PredicateKind::ClosureKind(..)
897             | PredicateKind::TypeOutlives(..)
898             | PredicateKind::ConstEvaluatable(..)
899             | PredicateKind::ConstEquate(..)
900             | PredicateKind::TypeWellFormedFromEnv(..) => None,
901         }
902     }
903
904     pub fn to_opt_type_outlives(self) -> Option<PolyTypeOutlivesPredicate<'tcx>> {
905         let predicate = self.kind();
906         match predicate.skip_binder() {
907             PredicateKind::TypeOutlives(data) => Some(predicate.rebind(data)),
908             PredicateKind::Trait(..)
909             | PredicateKind::Projection(..)
910             | PredicateKind::Subtype(..)
911             | PredicateKind::Coerce(..)
912             | PredicateKind::RegionOutlives(..)
913             | PredicateKind::WellFormed(..)
914             | PredicateKind::ObjectSafe(..)
915             | PredicateKind::ClosureKind(..)
916             | PredicateKind::ConstEvaluatable(..)
917             | PredicateKind::ConstEquate(..)
918             | PredicateKind::TypeWellFormedFromEnv(..) => None,
919         }
920     }
921 }
922
923 /// Represents the bounds declared on a particular set of type
924 /// parameters. Should eventually be generalized into a flag list of
925 /// where-clauses. You can obtain an `InstantiatedPredicates` list from a
926 /// `GenericPredicates` by using the `instantiate` method. Note that this method
927 /// reflects an important semantic invariant of `InstantiatedPredicates`: while
928 /// the `GenericPredicates` are expressed in terms of the bound type
929 /// parameters of the impl/trait/whatever, an `InstantiatedPredicates` instance
930 /// represented a set of bounds for some particular instantiation,
931 /// meaning that the generic parameters have been substituted with
932 /// their values.
933 ///
934 /// Example:
935 ///
936 ///     struct Foo<T, U: Bar<T>> { ... }
937 ///
938 /// Here, the `GenericPredicates` for `Foo` would contain a list of bounds like
939 /// `[[], [U:Bar<T>]]`. Now if there were some particular reference
940 /// like `Foo<isize,usize>`, then the `InstantiatedPredicates` would be `[[],
941 /// [usize:Bar<isize>]]`.
942 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable)]
943 pub struct InstantiatedPredicates<'tcx> {
944     pub predicates: Vec<Predicate<'tcx>>,
945     pub spans: Vec<Span>,
946 }
947
948 impl<'tcx> InstantiatedPredicates<'tcx> {
949     pub fn empty() -> InstantiatedPredicates<'tcx> {
950         InstantiatedPredicates { predicates: vec![], spans: vec![] }
951     }
952
953     pub fn is_empty(&self) -> bool {
954         self.predicates.is_empty()
955     }
956 }
957
958 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, HashStable, TyEncodable, TyDecodable, TypeFoldable)]
959 pub struct OpaqueTypeKey<'tcx> {
960     pub def_id: DefId,
961     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
962 }
963
964 rustc_index::newtype_index! {
965     /// "Universes" are used during type- and trait-checking in the
966     /// presence of `for<..>` binders to control what sets of names are
967     /// visible. Universes are arranged into a tree: the root universe
968     /// contains names that are always visible. Each child then adds a new
969     /// set of names that are visible, in addition to those of its parent.
970     /// We say that the child universe "extends" the parent universe with
971     /// new names.
972     ///
973     /// To make this more concrete, consider this program:
974     ///
975     /// ```
976     /// struct Foo { }
977     /// fn bar<T>(x: T) {
978     ///   let y: for<'a> fn(&'a u8, Foo) = ...;
979     /// }
980     /// ```
981     ///
982     /// The struct name `Foo` is in the root universe U0. But the type
983     /// parameter `T`, introduced on `bar`, is in an extended universe U1
984     /// -- i.e., within `bar`, we can name both `T` and `Foo`, but outside
985     /// of `bar`, we cannot name `T`. Then, within the type of `y`, the
986     /// region `'a` is in a universe U2 that extends U1, because we can
987     /// name it inside the fn type but not outside.
988     ///
989     /// Universes are used to do type- and trait-checking around these
990     /// "forall" binders (also called **universal quantification**). The
991     /// idea is that when, in the body of `bar`, we refer to `T` as a
992     /// type, we aren't referring to any type in particular, but rather a
993     /// kind of "fresh" type that is distinct from all other types we have
994     /// actually declared. This is called a **placeholder** type, and we
995     /// use universes to talk about this. In other words, a type name in
996     /// universe 0 always corresponds to some "ground" type that the user
997     /// declared, but a type name in a non-zero universe is a placeholder
998     /// type -- an idealized representative of "types in general" that we
999     /// use for checking generic functions.
1000     pub struct UniverseIndex {
1001         derive [HashStable]
1002         DEBUG_FORMAT = "U{}",
1003     }
1004 }
1005
1006 impl UniverseIndex {
1007     pub const ROOT: UniverseIndex = UniverseIndex::from_u32(0);
1008
1009     /// Returns the "next" universe index in order -- this new index
1010     /// is considered to extend all previous universes. This
1011     /// corresponds to entering a `forall` quantifier. So, for
1012     /// example, suppose we have this type in universe `U`:
1013     ///
1014     /// ```
1015     /// for<'a> fn(&'a u32)
1016     /// ```
1017     ///
1018     /// Once we "enter" into this `for<'a>` quantifier, we are in a
1019     /// new universe that extends `U` -- in this new universe, we can
1020     /// name the region `'a`, but that region was not nameable from
1021     /// `U` because it was not in scope there.
1022     pub fn next_universe(self) -> UniverseIndex {
1023         UniverseIndex::from_u32(self.private.checked_add(1).unwrap())
1024     }
1025
1026     /// Returns `true` if `self` can name a name from `other` -- in other words,
1027     /// if the set of names in `self` is a superset of those in
1028     /// `other` (`self >= other`).
1029     pub fn can_name(self, other: UniverseIndex) -> bool {
1030         self.private >= other.private
1031     }
1032
1033     /// Returns `true` if `self` cannot name some names from `other` -- in other
1034     /// words, if the set of names in `self` is a strict subset of
1035     /// those in `other` (`self < other`).
1036     pub fn cannot_name(self, other: UniverseIndex) -> bool {
1037         self.private < other.private
1038     }
1039 }
1040
1041 /// The "placeholder index" fully defines a placeholder region, type, or const. Placeholders are
1042 /// identified by both a universe, as well as a name residing within that universe. Distinct bound
1043 /// regions/types/consts within the same universe simply have an unknown relationship to one
1044 /// another.
1045 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1046 pub struct Placeholder<T> {
1047     pub universe: UniverseIndex,
1048     pub name: T,
1049 }
1050
1051 impl<'a, T> HashStable<StableHashingContext<'a>> for Placeholder<T>
1052 where
1053     T: HashStable<StableHashingContext<'a>>,
1054 {
1055     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
1056         self.universe.hash_stable(hcx, hasher);
1057         self.name.hash_stable(hcx, hasher);
1058     }
1059 }
1060
1061 pub type PlaceholderRegion = Placeholder<BoundRegionKind>;
1062
1063 pub type PlaceholderType = Placeholder<BoundVar>;
1064
1065 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
1066 #[derive(TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1067 pub struct BoundConst<'tcx> {
1068     pub var: BoundVar,
1069     pub ty: Ty<'tcx>,
1070 }
1071
1072 pub type PlaceholderConst<'tcx> = Placeholder<BoundConst<'tcx>>;
1073
1074 /// A `DefId` which, in case it is a const argument, is potentially bundled with
1075 /// the `DefId` of the generic parameter it instantiates.
1076 ///
1077 /// This is used to avoid calls to `type_of` for const arguments during typeck
1078 /// which cause cycle errors.
1079 ///
1080 /// ```rust
1081 /// struct A;
1082 /// impl A {
1083 ///     fn foo<const N: usize>(&self) -> [u8; N] { [0; N] }
1084 ///     //           ^ const parameter
1085 /// }
1086 /// struct B;
1087 /// impl B {
1088 ///     fn foo<const M: u8>(&self) -> usize { 42 }
1089 ///     //           ^ const parameter
1090 /// }
1091 ///
1092 /// fn main() {
1093 ///     let a = A;
1094 ///     let _b = a.foo::<{ 3 + 7 }>();
1095 ///     //               ^^^^^^^^^ const argument
1096 /// }
1097 /// ```
1098 ///
1099 /// Let's look at the call `a.foo::<{ 3 + 7 }>()` here. We do not know
1100 /// which `foo` is used until we know the type of `a`.
1101 ///
1102 /// We only know the type of `a` once we are inside of `typeck(main)`.
1103 /// We also end up normalizing the type of `_b` during `typeck(main)` which
1104 /// requires us to evaluate the const argument.
1105 ///
1106 /// To evaluate that const argument we need to know its type,
1107 /// which we would get using `type_of(const_arg)`. This requires us to
1108 /// resolve `foo` as it can be either `usize` or `u8` in this example.
1109 /// However, resolving `foo` once again requires `typeck(main)` to get the type of `a`,
1110 /// which results in a cycle.
1111 ///
1112 /// In short we must not call `type_of(const_arg)` during `typeck(main)`.
1113 ///
1114 /// When first creating the `ty::Const` of the const argument inside of `typeck` we have
1115 /// already resolved `foo` so we know which const parameter this argument instantiates.
1116 /// This means that we also know the expected result of `type_of(const_arg)` even if we
1117 /// aren't allowed to call that query: it is equal to `type_of(const_param)` which is
1118 /// trivial to compute.
1119 ///
1120 /// If we now want to use that constant in a place which potentionally needs its type
1121 /// we also pass the type of its `const_param`. This is the point of `WithOptConstParam`,
1122 /// except that instead of a `Ty` we bundle the `DefId` of the const parameter.
1123 /// Meaning that we need to use `type_of(const_param_did)` if `const_param_did` is `Some`
1124 /// to get the type of `did`.
1125 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, Lift, TyEncodable, TyDecodable)]
1126 #[derive(PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
1127 #[derive(Hash, HashStable)]
1128 pub struct WithOptConstParam<T> {
1129     pub did: T,
1130     /// The `DefId` of the corresponding generic parameter in case `did` is
1131     /// a const argument.
1132     ///
1133     /// Note that even if `did` is a const argument, this may still be `None`.
1134     /// All queries taking `WithOptConstParam` start by calling `tcx.opt_const_param_of(def.did)`
1135     /// to potentially update `param_did` in the case it is `None`.
1136     pub const_param_did: Option<DefId>,
1137 }
1138
1139 impl<T> WithOptConstParam<T> {
1140     /// Creates a new `WithOptConstParam` setting `const_param_did` to `None`.
1141     #[inline(always)]
1142     pub fn unknown(did: T) -> WithOptConstParam<T> {
1143         WithOptConstParam { did, const_param_did: None }
1144     }
1145 }
1146
1147 impl WithOptConstParam<LocalDefId> {
1148     /// Returns `Some((did, param_did))` if `def_id` is a const argument,
1149     /// `None` otherwise.
1150     #[inline(always)]
1151     pub fn try_lookup(did: LocalDefId, tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<(LocalDefId, DefId)> {
1152         tcx.opt_const_param_of(did).map(|param_did| (did, param_did))
1153     }
1154
1155     /// In case `self` is unknown but `self.did` is a const argument, this returns
1156     /// a `WithOptConstParam` with the correct `const_param_did`.
1157     #[inline(always)]
1158     pub fn try_upgrade(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> Option<WithOptConstParam<LocalDefId>> {
1159         if self.const_param_did.is_none() {
1160             if let const_param_did @ Some(_) = tcx.opt_const_param_of(self.did) {
1161                 return Some(WithOptConstParam { did: self.did, const_param_did });
1162             }
1163         }
1164
1165         None
1166     }
1167
1168     pub fn to_global(self) -> WithOptConstParam<DefId> {
1169         WithOptConstParam { did: self.did.to_def_id(), const_param_did: self.const_param_did }
1170     }
1171
1172     pub fn def_id_for_type_of(self) -> DefId {
1173         if let Some(did) = self.const_param_did { did } else { self.did.to_def_id() }
1174     }
1175 }
1176
1177 impl WithOptConstParam<DefId> {
1178     pub fn as_local(self) -> Option<WithOptConstParam<LocalDefId>> {
1179         self.did
1180             .as_local()
1181             .map(|did| WithOptConstParam { did, const_param_did: self.const_param_did })
1182     }
1183
1184     pub fn as_const_arg(self) -> Option<(LocalDefId, DefId)> {
1185         if let Some(param_did) = self.const_param_did {
1186             if let Some(did) = self.did.as_local() {
1187                 return Some((did, param_did));
1188             }
1189         }
1190
1191         None
1192     }
1193
1194     pub fn is_local(self) -> bool {
1195         self.did.is_local()
1196     }
1197
1198     pub fn def_id_for_type_of(self) -> DefId {
1199         self.const_param_did.unwrap_or(self.did)
1200     }
1201 }
1202
1203 /// When type checking, we use the `ParamEnv` to track
1204 /// details about the set of where-clauses that are in scope at this
1205 /// particular point.
1206 #[derive(Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
1207 pub struct ParamEnv<'tcx> {
1208     /// This packs both caller bounds and the reveal enum into one pointer.
1209     ///
1210     /// Caller bounds are `Obligation`s that the caller must satisfy. This is
1211     /// basically the set of bounds on the in-scope type parameters, translated
1212     /// into `Obligation`s, and elaborated and normalized.
1213     ///
1214     /// Use the `caller_bounds()` method to access.
1215     ///
1216     /// Typically, this is `Reveal::UserFacing`, but during codegen we
1217     /// want `Reveal::All`.
1218     ///
1219     /// Note: This is packed, use the reveal() method to access it.
1220     packed: CopyTaggedPtr<&'tcx List<Predicate<'tcx>>, traits::Reveal, true>,
1221 }
1222
1223 unsafe impl rustc_data_structures::tagged_ptr::Tag for traits::Reveal {
1224     const BITS: usize = 1;
1225     #[inline]
1226     fn into_usize(self) -> usize {
1227         match self {
1228             traits::Reveal::UserFacing => 0,
1229             traits::Reveal::All => 1,
1230         }
1231     }
1232     #[inline]
1233     unsafe fn from_usize(ptr: usize) -> Self {
1234         match ptr {
1235             0 => traits::Reveal::UserFacing,
1236             1 => traits::Reveal::All,
1237             _ => std::hint::unreachable_unchecked(),
1238         }
1239     }
1240 }
1241
1242 impl<'tcx> fmt::Debug for ParamEnv<'tcx> {
1243     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1244         f.debug_struct("ParamEnv")
1245             .field("caller_bounds", &self.caller_bounds())
1246             .field("reveal", &self.reveal())
1247             .finish()
1248     }
1249 }
1250
1251 impl<'a, 'tcx> HashStable<StableHashingContext<'a>> for ParamEnv<'tcx> {
1252     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
1253         self.caller_bounds().hash_stable(hcx, hasher);
1254         self.reveal().hash_stable(hcx, hasher);
1255     }
1256 }
1257
1258 impl<'tcx> TypeFoldable<'tcx> for ParamEnv<'tcx> {
1259     fn super_fold_with<F: ty::fold::TypeFolder<'tcx>>(self, folder: &mut F) -> Self {
1260         ParamEnv::new(self.caller_bounds().fold_with(folder), self.reveal().fold_with(folder))
1261     }
1262
1263     fn super_visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> ControlFlow<V::BreakTy> {
1264         self.caller_bounds().visit_with(visitor)?;
1265         self.reveal().visit_with(visitor)
1266     }
1267 }
1268
1269 impl<'tcx> ParamEnv<'tcx> {
1270     /// Construct a trait environment suitable for contexts where
1271     /// there are no where-clauses in scope. Hidden types (like `impl
1272     /// Trait`) are left hidden, so this is suitable for ordinary
1273     /// type-checking.
1274     #[inline]
1275     pub fn empty() -> Self {
1276         Self::new(List::empty(), Reveal::UserFacing)
1277     }
1278
1279     #[inline]
1280     pub fn caller_bounds(self) -> &'tcx List<Predicate<'tcx>> {
1281         self.packed.pointer()
1282     }
1283
1284     #[inline]
1285     pub fn reveal(self) -> traits::Reveal {
1286         self.packed.tag()
1287     }
1288
1289     /// Construct a trait environment with no where-clauses in scope
1290     /// where the values of all `impl Trait` and other hidden types
1291     /// are revealed. This is suitable for monomorphized, post-typeck
1292     /// environments like codegen or doing optimizations.
1293     ///
1294     /// N.B., if you want to have predicates in scope, use `ParamEnv::new`,
1295     /// or invoke `param_env.with_reveal_all()`.
1296     #[inline]
1297     pub fn reveal_all() -> Self {
1298         Self::new(List::empty(), Reveal::All)
1299     }
1300
1301     /// Construct a trait environment with the given set of predicates.
1302     #[inline]
1303     pub fn new(caller_bounds: &'tcx List<Predicate<'tcx>>, reveal: Reveal) -> Self {
1304         ty::ParamEnv { packed: CopyTaggedPtr::new(caller_bounds, reveal) }
1305     }
1306
1307     pub fn with_user_facing(mut self) -> Self {
1308         self.packed.set_tag(Reveal::UserFacing);
1309         self
1310     }
1311
1312     /// Returns a new parameter environment with the same clauses, but
1313     /// which "reveals" the true results of projections in all cases
1314     /// (even for associated types that are specializable). This is
1315     /// the desired behavior during codegen and certain other special
1316     /// contexts; normally though we want to use `Reveal::UserFacing`,
1317     /// which is the default.
1318     /// All opaque types in the caller_bounds of the `ParamEnv`
1319     /// will be normalized to their underlying types.
1320     /// See PR #65989 and issue #65918 for more details
1321     pub fn with_reveal_all_normalized(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Self {
1322         if self.packed.tag() == traits::Reveal::All {
1323             return self;
1324         }
1325
1326         ParamEnv::new(tcx.normalize_opaque_types(self.caller_bounds()), Reveal::All)
1327     }
1328
1329     /// Returns this same environment but with no caller bounds.
1330     #[inline]
1331     pub fn without_caller_bounds(self) -> Self {
1332         Self::new(List::empty(), self.reveal())
1333     }
1334
1335     /// Creates a suitable environment in which to perform trait
1336     /// queries on the given value. When type-checking, this is simply
1337     /// the pair of the environment plus value. But when reveal is set to
1338     /// All, then if `value` does not reference any type parameters, we will
1339     /// pair it with the empty environment. This improves caching and is generally
1340     /// invisible.
1341     ///
1342     /// N.B., we preserve the environment when type-checking because it
1343     /// is possible for the user to have wacky where-clauses like
1344     /// `where Box<u32>: Copy`, which are clearly never
1345     /// satisfiable. We generally want to behave as if they were true,
1346     /// although the surrounding function is never reachable.
1347     pub fn and<T: TypeFoldable<'tcx>>(self, value: T) -> ParamEnvAnd<'tcx, T> {
1348         match self.reveal() {
1349             Reveal::UserFacing => ParamEnvAnd { param_env: self, value },
1350
1351             Reveal::All => {
1352                 if value.is_known_global() {
1353                     ParamEnvAnd { param_env: self.without_caller_bounds(), value }
1354                 } else {
1355                     ParamEnvAnd { param_env: self, value }
1356                 }
1357             }
1358         }
1359     }
1360 }
1361
1362 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TypeFoldable)]
1363 pub struct ConstnessAnd<T> {
1364     pub constness: BoundConstness,
1365     pub value: T,
1366 }
1367
1368 // FIXME(ecstaticmorse): Audit all occurrences of `without_const().to_predicate(tcx)` to ensure that
1369 // the constness of trait bounds is being propagated correctly.
1370 pub trait WithConstness: Sized {
1371     #[inline]
1372     fn with_constness(self, constness: BoundConstness) -> ConstnessAnd<Self> {
1373         ConstnessAnd { constness, value: self }
1374     }
1375
1376     #[inline]
1377     fn with_const_if_const(self) -> ConstnessAnd<Self> {
1378         self.with_constness(BoundConstness::ConstIfConst)
1379     }
1380
1381     #[inline]
1382     fn without_const(self) -> ConstnessAnd<Self> {
1383         self.with_constness(BoundConstness::NotConst)
1384     }
1385 }
1386
1387 impl<T> WithConstness for T {}
1388
1389 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TypeFoldable)]
1390 pub struct ParamEnvAnd<'tcx, T> {
1391     pub param_env: ParamEnv<'tcx>,
1392     pub value: T,
1393 }
1394
1395 impl<'tcx, T> ParamEnvAnd<'tcx, T> {
1396     pub fn into_parts(self) -> (ParamEnv<'tcx>, T) {
1397         (self.param_env, self.value)
1398     }
1399 }
1400
1401 impl<'a, 'tcx, T> HashStable<StableHashingContext<'a>> for ParamEnvAnd<'tcx, T>
1402 where
1403     T: HashStable<StableHashingContext<'a>>,
1404 {
1405     fn hash_stable(&self, hcx: &mut StableHashingContext<'a>, hasher: &mut StableHasher) {
1406         let ParamEnvAnd { ref param_env, ref value } = *self;
1407
1408         param_env.hash_stable(hcx, hasher);
1409         value.hash_stable(hcx, hasher);
1410     }
1411 }
1412
1413 #[derive(Copy, Clone, Debug, HashStable)]
1414 pub struct Destructor {
1415     /// The `DefId` of the destructor method
1416     pub did: DefId,
1417     /// The constness of the destructor method
1418     pub constness: hir::Constness,
1419 }
1420
1421 bitflags! {
1422     #[derive(HashStable)]
1423     pub struct VariantFlags: u32 {
1424         const NO_VARIANT_FLAGS        = 0;
1425         /// Indicates whether the field list of this variant is `#[non_exhaustive]`.
1426         const IS_FIELD_LIST_NON_EXHAUSTIVE = 1 << 0;
1427         /// Indicates whether this variant was obtained as part of recovering from
1428         /// a syntactic error. May be incomplete or bogus.
1429         const IS_RECOVERED = 1 << 1;
1430     }
1431 }
1432
1433 /// Definition of a variant -- a struct's fields or an enum variant.
1434 #[derive(Debug, HashStable)]
1435 pub struct VariantDef {
1436     /// `DefId` that identifies the variant itself.
1437     /// If this variant belongs to a struct or union, then this is a copy of its `DefId`.
1438     pub def_id: DefId,
1439     /// `DefId` that identifies the variant's constructor.
1440     /// If this variant is a struct variant, then this is `None`.
1441     pub ctor_def_id: Option<DefId>,
1442     /// Variant or struct name.
1443     #[stable_hasher(project(name))]
1444     pub ident: Ident,
1445     /// Discriminant of this variant.
1446     pub discr: VariantDiscr,
1447     /// Fields of this variant.
1448     pub fields: Vec<FieldDef>,
1449     /// Type of constructor of variant.
1450     pub ctor_kind: CtorKind,
1451     /// Flags of the variant (e.g. is field list non-exhaustive)?
1452     flags: VariantFlags,
1453 }
1454
1455 impl VariantDef {
1456     /// Creates a new `VariantDef`.
1457     ///
1458     /// `variant_did` is the `DefId` that identifies the enum variant (if this `VariantDef`
1459     /// represents an enum variant).
1460     ///
1461     /// `ctor_did` is the `DefId` that identifies the constructor of unit or
1462     /// tuple-variants/structs. If this is a `struct`-variant then this should be `None`.
1463     ///
1464     /// `parent_did` is the `DefId` of the `AdtDef` representing the enum or struct that
1465     /// owns this variant. It is used for checking if a struct has `#[non_exhaustive]` w/out having
1466     /// to go through the redirect of checking the ctor's attributes - but compiling a small crate
1467     /// requires loading the `AdtDef`s for all the structs in the universe (e.g., coherence for any
1468     /// built-in trait), and we do not want to load attributes twice.
1469     ///
1470     /// If someone speeds up attribute loading to not be a performance concern, they can
1471     /// remove this hack and use the constructor `DefId` everywhere.
1472     pub fn new(
1473         ident: Ident,
1474         variant_did: Option<DefId>,
1475         ctor_def_id: Option<DefId>,
1476         discr: VariantDiscr,
1477         fields: Vec<FieldDef>,
1478         ctor_kind: CtorKind,
1479         adt_kind: AdtKind,
1480         parent_did: DefId,
1481         recovered: bool,
1482         is_field_list_non_exhaustive: bool,
1483     ) -> Self {
1484         debug!(
1485             "VariantDef::new(ident = {:?}, variant_did = {:?}, ctor_def_id = {:?}, discr = {:?},
1486              fields = {:?}, ctor_kind = {:?}, adt_kind = {:?}, parent_did = {:?})",
1487             ident, variant_did, ctor_def_id, discr, fields, ctor_kind, adt_kind, parent_did,
1488         );
1489
1490         let mut flags = VariantFlags::NO_VARIANT_FLAGS;
1491         if is_field_list_non_exhaustive {
1492             flags |= VariantFlags::IS_FIELD_LIST_NON_EXHAUSTIVE;
1493         }
1494
1495         if recovered {
1496             flags |= VariantFlags::IS_RECOVERED;
1497         }
1498
1499         VariantDef {
1500             def_id: variant_did.unwrap_or(parent_did),
1501             ctor_def_id,
1502             ident,
1503             discr,
1504             fields,
1505             ctor_kind,
1506             flags,
1507         }
1508     }
1509
1510     /// Is this field list non-exhaustive?
1511     #[inline]
1512     pub fn is_field_list_non_exhaustive(&self) -> bool {
1513         self.flags.intersects(VariantFlags::IS_FIELD_LIST_NON_EXHAUSTIVE)
1514     }
1515
1516     /// Was this variant obtained as part of recovering from a syntactic error?
1517     #[inline]
1518     pub fn is_recovered(&self) -> bool {
1519         self.flags.intersects(VariantFlags::IS_RECOVERED)
1520     }
1521 }
1522
1523 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
1524 pub enum VariantDiscr {
1525     /// Explicit value for this variant, i.e., `X = 123`.
1526     /// The `DefId` corresponds to the embedded constant.
1527     Explicit(DefId),
1528
1529     /// The previous variant's discriminant plus one.
1530     /// For efficiency reasons, the distance from the
1531     /// last `Explicit` discriminant is being stored,
1532     /// or `0` for the first variant, if it has none.
1533     Relative(u32),
1534 }
1535
1536 #[derive(Debug, HashStable)]
1537 pub struct FieldDef {
1538     pub did: DefId,
1539     #[stable_hasher(project(name))]
1540     pub ident: Ident,
1541     pub vis: Visibility,
1542 }
1543
1544 bitflags! {
1545     #[derive(TyEncodable, TyDecodable, Default, HashStable)]
1546     pub struct ReprFlags: u8 {
1547         const IS_C               = 1 << 0;
1548         const IS_SIMD            = 1 << 1;
1549         const IS_TRANSPARENT     = 1 << 2;
1550         // Internal only for now. If true, don't reorder fields.
1551         const IS_LINEAR          = 1 << 3;
1552         // If true, don't expose any niche to type's context.
1553         const HIDE_NICHE         = 1 << 4;
1554         // If true, the type's layout can be randomized using
1555         // the seed stored in `ReprOptions.layout_seed`
1556         const RANDOMIZE_LAYOUT   = 1 << 5;
1557         // Any of these flags being set prevent field reordering optimisation.
1558         const IS_UNOPTIMISABLE   = ReprFlags::IS_C.bits |
1559                                    ReprFlags::IS_SIMD.bits |
1560                                    ReprFlags::IS_LINEAR.bits;
1561     }
1562 }
1563
1564 /// Represents the repr options provided by the user,
1565 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, TyEncodable, TyDecodable, Default, HashStable)]
1566 pub struct ReprOptions {
1567     pub int: Option<attr::IntType>,
1568     pub align: Option<Align>,
1569     pub pack: Option<Align>,
1570     pub flags: ReprFlags,
1571     /// The seed to be used for randomizing a type's layout
1572     ///
1573     /// Note: This could technically be a `[u8; 16]` (a `u128`) which would
1574     /// be the "most accurate" hash as it'd encompass the item and crate
1575     /// hash without loss, but it does pay the price of being larger.
1576     /// Everything's a tradeoff, a `u64` seed should be sufficient for our
1577     /// purposes (primarily `-Z randomize-layout`)
1578     pub field_shuffle_seed: u64,
1579 }
1580
1581 impl ReprOptions {
1582     pub fn new(tcx: TyCtxt<'_>, did: DefId) -> ReprOptions {
1583         let mut flags = ReprFlags::empty();
1584         let mut size = None;
1585         let mut max_align: Option<Align> = None;
1586         let mut min_pack: Option<Align> = None;
1587
1588         // Generate a deterministically-derived seed from the item's path hash
1589         // to allow for cross-crate compilation to actually work
1590         let field_shuffle_seed = tcx.def_path_hash(did).0.to_smaller_hash();
1591
1592         for attr in tcx.get_attrs(did).iter() {
1593             for r in attr::find_repr_attrs(&tcx.sess, attr) {
1594                 flags.insert(match r {
1595                     attr::ReprC => ReprFlags::IS_C,
1596                     attr::ReprPacked(pack) => {
1597                         let pack = Align::from_bytes(pack as u64).unwrap();
1598                         min_pack = Some(if let Some(min_pack) = min_pack {
1599                             min_pack.min(pack)
1600                         } else {
1601                             pack
1602                         });
1603                         ReprFlags::empty()
1604                     }
1605                     attr::ReprTransparent => ReprFlags::IS_TRANSPARENT,
1606                     attr::ReprNoNiche => ReprFlags::HIDE_NICHE,
1607                     attr::ReprSimd => ReprFlags::IS_SIMD,
1608                     attr::ReprInt(i) => {
1609                         size = Some(i);
1610                         ReprFlags::empty()
1611                     }
1612                     attr::ReprAlign(align) => {
1613                         max_align = max_align.max(Some(Align::from_bytes(align as u64).unwrap()));
1614                         ReprFlags::empty()
1615                     }
1616                 });
1617             }
1618         }
1619
1620         // If `-Z randomize-layout` was enabled for the type definition then we can
1621         // consider performing layout randomization
1622         if tcx.sess.opts.debugging_opts.randomize_layout {
1623             flags.insert(ReprFlags::RANDOMIZE_LAYOUT);
1624         }
1625
1626         // This is here instead of layout because the choice must make it into metadata.
1627         if !tcx.consider_optimizing(|| format!("Reorder fields of {:?}", tcx.def_path_str(did))) {
1628             flags.insert(ReprFlags::IS_LINEAR);
1629         }
1630
1631         Self { int: size, align: max_align, pack: min_pack, flags, field_shuffle_seed }
1632     }
1633
1634     #[inline]
1635     pub fn simd(&self) -> bool {
1636         self.flags.contains(ReprFlags::IS_SIMD)
1637     }
1638
1639     #[inline]
1640     pub fn c(&self) -> bool {
1641         self.flags.contains(ReprFlags::IS_C)
1642     }
1643
1644     #[inline]
1645     pub fn packed(&self) -> bool {
1646         self.pack.is_some()
1647     }
1648
1649     #[inline]
1650     pub fn transparent(&self) -> bool {
1651         self.flags.contains(ReprFlags::IS_TRANSPARENT)
1652     }
1653
1654     #[inline]
1655     pub fn linear(&self) -> bool {
1656         self.flags.contains(ReprFlags::IS_LINEAR)
1657     }
1658
1659     #[inline]
1660     pub fn hide_niche(&self) -> bool {
1661         self.flags.contains(ReprFlags::HIDE_NICHE)
1662     }
1663
1664     /// Returns the discriminant type, given these `repr` options.
1665     /// This must only be called on enums!
1666     pub fn discr_type(&self) -> attr::IntType {
1667         self.int.unwrap_or(attr::SignedInt(ast::IntTy::Isize))
1668     }
1669
1670     /// Returns `true` if this `#[repr()]` should inhabit "smart enum
1671     /// layout" optimizations, such as representing `Foo<&T>` as a
1672     /// single pointer.
1673     pub fn inhibit_enum_layout_opt(&self) -> bool {
1674         self.c() || self.int.is_some()
1675     }
1676
1677     /// Returns `true` if this `#[repr()]` should inhibit struct field reordering
1678     /// optimizations, such as with `repr(C)`, `repr(packed(1))`, or `repr(<int>)`.
1679     pub fn inhibit_struct_field_reordering_opt(&self) -> bool {
1680         if let Some(pack) = self.pack {
1681             if pack.bytes() == 1 {
1682                 return true;
1683             }
1684         }
1685
1686         self.flags.intersects(ReprFlags::IS_UNOPTIMISABLE) || self.int.is_some()
1687     }
1688
1689     /// Returns `true` if this type is valid for reordering and `-Z randomize-layout`
1690     /// was enabled for its declaration crate
1691     pub fn can_randomize_type_layout(&self) -> bool {
1692         !self.inhibit_struct_field_reordering_opt()
1693             && self.flags.contains(ReprFlags::RANDOMIZE_LAYOUT)
1694     }
1695
1696     /// Returns `true` if this `#[repr()]` should inhibit union ABI optimisations.
1697     pub fn inhibit_union_abi_opt(&self) -> bool {
1698         self.c()
1699     }
1700 }
1701
1702 impl<'tcx> FieldDef {
1703     /// Returns the type of this field. The resulting type is not normalized. The `subst` is
1704     /// typically obtained via the second field of `TyKind::AdtDef`.
1705     pub fn ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, subst: SubstsRef<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1706         tcx.type_of(self.did).subst(tcx, subst)
1707     }
1708 }
1709
1710 pub type Attributes<'tcx> = &'tcx [ast::Attribute];
1711
1712 #[derive(Debug, PartialEq, Eq)]
1713 pub enum ImplOverlapKind {
1714     /// These impls are always allowed to overlap.
1715     Permitted {
1716         /// Whether or not the impl is permitted due to the trait being a `#[marker]` trait
1717         marker: bool,
1718     },
1719     /// These impls are allowed to overlap, but that raises
1720     /// an issue #33140 future-compatibility warning.
1721     ///
1722     /// Some background: in Rust 1.0, the trait-object types `Send + Sync` (today's
1723     /// `dyn Send + Sync`) and `Sync + Send` (now `dyn Sync + Send`) were different.
1724     ///
1725     /// The widely-used version 0.1.0 of the crate `traitobject` had accidentally relied
1726     /// that difference, making what reduces to the following set of impls:
1727     ///
1728     /// ```
1729     /// trait Trait {}
1730     /// impl Trait for dyn Send + Sync {}
1731     /// impl Trait for dyn Sync + Send {}
1732     /// ```
1733     ///
1734     /// Obviously, once we made these types be identical, that code causes a coherence
1735     /// error and a fairly big headache for us. However, luckily for us, the trait
1736     /// `Trait` used in this case is basically a marker trait, and therefore having
1737     /// overlapping impls for it is sound.
1738     ///
1739     /// To handle this, we basically regard the trait as a marker trait, with an additional
1740     /// future-compatibility warning. To avoid accidentally "stabilizing" this feature,
1741     /// it has the following restrictions:
1742     ///
1743     /// 1. The trait must indeed be a marker-like trait (i.e., no items), and must be
1744     /// positive impls.
1745     /// 2. The trait-ref of both impls must be equal.
1746     /// 3. The trait-ref of both impls must be a trait object type consisting only of
1747     /// marker traits.
1748     /// 4. Neither of the impls can have any where-clauses.
1749     ///
1750     /// Once `traitobject` 0.1.0 is no longer an active concern, this hack can be removed.
1751     Issue33140,
1752 }
1753
1754 impl<'tcx> TyCtxt<'tcx> {
1755     pub fn typeck_body(self, body: hir::BodyId) -> &'tcx TypeckResults<'tcx> {
1756         self.typeck(self.hir().body_owner_def_id(body))
1757     }
1758
1759     pub fn provided_trait_methods(self, id: DefId) -> impl 'tcx + Iterator<Item = &'tcx AssocItem> {
1760         self.associated_items(id)
1761             .in_definition_order()
1762             .filter(|item| item.kind == AssocKind::Fn && item.defaultness.has_value())
1763     }
1764
1765     fn item_name_from_hir(self, def_id: DefId) -> Option<Ident> {
1766         self.hir().get_if_local(def_id).and_then(|node| node.ident())
1767     }
1768
1769     fn item_name_from_def_id(self, def_id: DefId) -> Option<Symbol> {
1770         if def_id.index == CRATE_DEF_INDEX {
1771             Some(self.crate_name(def_id.krate))
1772         } else {
1773             let def_key = self.def_key(def_id);
1774             match def_key.disambiguated_data.data {
1775                 // The name of a constructor is that of its parent.
1776                 rustc_hir::definitions::DefPathData::Ctor => self.item_name_from_def_id(DefId {
1777                     krate: def_id.krate,
1778                     index: def_key.parent.unwrap(),
1779                 }),
1780                 _ => def_key.disambiguated_data.data.get_opt_name(),
1781             }
1782         }
1783     }
1784
1785     /// Look up the name of an item across crates. This does not look at HIR.
1786     ///
1787     /// When possible, this function should be used for cross-crate lookups over
1788     /// [`opt_item_name`] to avoid invalidating the incremental cache. If you
1789     /// need to handle items without a name, or HIR items that will not be
1790     /// serialized cross-crate, or if you need the span of the item, use
1791     /// [`opt_item_name`] instead.
1792     ///
1793     /// [`opt_item_name`]: Self::opt_item_name
1794     pub fn item_name(self, id: DefId) -> Symbol {
1795         // Look at cross-crate items first to avoid invalidating the incremental cache
1796         // unless we have to.
1797         self.item_name_from_def_id(id).unwrap_or_else(|| {
1798             bug!("item_name: no name for {:?}", self.def_path(id));
1799         })
1800     }
1801
1802     /// Look up the name and span of an item or [`Node`].
1803     ///
1804     /// See [`item_name`][Self::item_name] for more information.
1805     pub fn opt_item_name(self, def_id: DefId) -> Option<Ident> {
1806         // Look at the HIR first so the span will be correct if this is a local item.
1807         self.item_name_from_hir(def_id)
1808             .or_else(|| self.item_name_from_def_id(def_id).map(Ident::with_dummy_span))
1809     }
1810
1811     pub fn opt_associated_item(self, def_id: DefId) -> Option<&'tcx AssocItem> {
1812         if let DefKind::AssocConst | DefKind::AssocFn | DefKind::AssocTy = self.def_kind(def_id) {
1813             Some(self.associated_item(def_id))
1814         } else {
1815             None
1816         }
1817     }
1818
1819     pub fn field_index(self, hir_id: hir::HirId, typeck_results: &TypeckResults<'_>) -> usize {
1820         typeck_results.field_indices().get(hir_id).cloned().expect("no index for a field")
1821     }
1822
1823     pub fn find_field_index(self, ident: Ident, variant: &VariantDef) -> Option<usize> {
1824         variant.fields.iter().position(|field| self.hygienic_eq(ident, field.ident, variant.def_id))
1825     }
1826
1827     /// Returns `true` if the impls are the same polarity and the trait either
1828     /// has no items or is annotated `#[marker]` and prevents item overrides.
1829     pub fn impls_are_allowed_to_overlap(
1830         self,
1831         def_id1: DefId,
1832         def_id2: DefId,
1833     ) -> Option<ImplOverlapKind> {
1834         // If either trait impl references an error, they're allowed to overlap,
1835         // as one of them essentially doesn't exist.
1836         if self.impl_trait_ref(def_id1).map_or(false, |tr| tr.references_error())
1837             || self.impl_trait_ref(def_id2).map_or(false, |tr| tr.references_error())
1838         {
1839             return Some(ImplOverlapKind::Permitted { marker: false });
1840         }
1841
1842         match (self.impl_polarity(def_id1), self.impl_polarity(def_id2)) {
1843             (ImplPolarity::Reservation, _) | (_, ImplPolarity::Reservation) => {
1844                 // `#[rustc_reservation_impl]` impls don't overlap with anything
1845                 debug!(
1846                     "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) = Some(Permitted) (reservations)",
1847                     def_id1, def_id2
1848                 );
1849                 return Some(ImplOverlapKind::Permitted { marker: false });
1850             }
1851             (ImplPolarity::Positive, ImplPolarity::Negative)
1852             | (ImplPolarity::Negative, ImplPolarity::Positive) => {
1853                 // `impl AutoTrait for Type` + `impl !AutoTrait for Type`
1854                 debug!(
1855                     "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) - None (differing polarities)",
1856                     def_id1, def_id2
1857                 );
1858                 return None;
1859             }
1860             (ImplPolarity::Positive, ImplPolarity::Positive)
1861             | (ImplPolarity::Negative, ImplPolarity::Negative) => {}
1862         };
1863
1864         let is_marker_overlap = {
1865             let is_marker_impl = |def_id: DefId| -> bool {
1866                 let trait_ref = self.impl_trait_ref(def_id);
1867                 trait_ref.map_or(false, |tr| self.trait_def(tr.def_id).is_marker)
1868             };
1869             is_marker_impl(def_id1) && is_marker_impl(def_id2)
1870         };
1871
1872         if is_marker_overlap {
1873             debug!(
1874                 "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) = Some(Permitted) (marker overlap)",
1875                 def_id1, def_id2
1876             );
1877             Some(ImplOverlapKind::Permitted { marker: true })
1878         } else {
1879             if let Some(self_ty1) = self.issue33140_self_ty(def_id1) {
1880                 if let Some(self_ty2) = self.issue33140_self_ty(def_id2) {
1881                     if self_ty1 == self_ty2 {
1882                         debug!(
1883                             "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) - issue #33140 HACK",
1884                             def_id1, def_id2
1885                         );
1886                         return Some(ImplOverlapKind::Issue33140);
1887                     } else {
1888                         debug!(
1889                             "impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) - found {:?} != {:?}",
1890                             def_id1, def_id2, self_ty1, self_ty2
1891                         );
1892                     }
1893                 }
1894             }
1895
1896             debug!("impls_are_allowed_to_overlap({:?}, {:?}) = None", def_id1, def_id2);
1897             None
1898         }
1899     }
1900
1901     /// Returns `ty::VariantDef` if `res` refers to a struct,
1902     /// or variant or their constructors, panics otherwise.
1903     pub fn expect_variant_res(self, res: Res) -> &'tcx VariantDef {
1904         match res {
1905             Res::Def(DefKind::Variant, did) => {
1906                 let enum_did = self.parent(did).unwrap();
1907                 self.adt_def(enum_did).variant_with_id(did)
1908             }
1909             Res::Def(DefKind::Struct | DefKind::Union, did) => self.adt_def(did).non_enum_variant(),
1910             Res::Def(DefKind::Ctor(CtorOf::Variant, ..), variant_ctor_did) => {
1911                 let variant_did = self.parent(variant_ctor_did).unwrap();
1912                 let enum_did = self.parent(variant_did).unwrap();
1913                 self.adt_def(enum_did).variant_with_ctor_id(variant_ctor_did)
1914             }
1915             Res::Def(DefKind::Ctor(CtorOf::Struct, ..), ctor_did) => {
1916                 let struct_did = self.parent(ctor_did).expect("struct ctor has no parent");
1917                 self.adt_def(struct_did).non_enum_variant()
1918             }
1919             _ => bug!("expect_variant_res used with unexpected res {:?}", res),
1920         }
1921     }
1922
1923     /// Returns the possibly-auto-generated MIR of a `(DefId, Subst)` pair.
1924     pub fn instance_mir(self, instance: ty::InstanceDef<'tcx>) -> &'tcx Body<'tcx> {
1925         match instance {
1926             ty::InstanceDef::Item(def) => match self.def_kind(def.did) {
1927                 DefKind::Const
1928                 | DefKind::Static
1929                 | DefKind::AssocConst
1930                 | DefKind::Ctor(..)
1931                 | DefKind::AnonConst
1932                 | DefKind::InlineConst => self.mir_for_ctfe_opt_const_arg(def),
1933                 // If the caller wants `mir_for_ctfe` of a function they should not be using
1934                 // `instance_mir`, so we'll assume const fn also wants the optimized version.
1935                 _ => {
1936                     assert_eq!(def.const_param_did, None);
1937                     self.optimized_mir(def.did)
1938                 }
1939             },
1940             ty::InstanceDef::VtableShim(..)
1941             | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
1942             | ty::InstanceDef::Intrinsic(..)
1943             | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
1944             | ty::InstanceDef::Virtual(..)
1945             | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
1946             | ty::InstanceDef::DropGlue(..)
1947             | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => self.mir_shims(instance),
1948         }
1949     }
1950
1951     /// Gets the attributes of a definition.
1952     pub fn get_attrs(self, did: DefId) -> Attributes<'tcx> {
1953         if let Some(did) = did.as_local() {
1954             self.hir().attrs(self.hir().local_def_id_to_hir_id(did))
1955         } else {
1956             self.item_attrs(did)
1957         }
1958     }
1959
1960     /// Determines whether an item is annotated with an attribute.
1961     pub fn has_attr(self, did: DefId, attr: Symbol) -> bool {
1962         self.sess.contains_name(&self.get_attrs(did), attr)
1963     }
1964
1965     /// Determines whether an item is annotated with `doc(hidden)`.
1966     pub fn is_doc_hidden(self, did: DefId) -> bool {
1967         self.get_attrs(did)
1968             .iter()
1969             .filter_map(|attr| if attr.has_name(sym::doc) { attr.meta_item_list() } else { None })
1970             .any(|items| items.iter().any(|item| item.has_name(sym::hidden)))
1971     }
1972
1973     /// Returns `true` if this is an `auto trait`.
1974     pub fn trait_is_auto(self, trait_def_id: DefId) -> bool {
1975         self.trait_def(trait_def_id).has_auto_impl
1976     }
1977
1978     /// Returns layout of a generator. Layout might be unavailable if the
1979     /// generator is tainted by errors.
1980     pub fn generator_layout(self, def_id: DefId) -> Option<&'tcx GeneratorLayout<'tcx>> {
1981         self.optimized_mir(def_id).generator_layout()
1982     }
1983
1984     /// Given the `DefId` of an impl, returns the `DefId` of the trait it implements.
1985     /// If it implements no trait, returns `None`.
1986     pub fn trait_id_of_impl(self, def_id: DefId) -> Option<DefId> {
1987         self.impl_trait_ref(def_id).map(|tr| tr.def_id)
1988     }
1989
1990     /// If the given defid describes a method belonging to an impl, returns the
1991     /// `DefId` of the impl that the method belongs to; otherwise, returns `None`.
1992     pub fn impl_of_method(self, def_id: DefId) -> Option<DefId> {
1993         self.opt_associated_item(def_id).and_then(|trait_item| match trait_item.container {
1994             TraitContainer(_) => None,
1995             ImplContainer(def_id) => Some(def_id),
1996         })
1997     }
1998
1999     /// Looks up the span of `impl_did` if the impl is local; otherwise returns `Err`
2000     /// with the name of the crate containing the impl.
2001     pub fn span_of_impl(self, impl_did: DefId) -> Result<Span, Symbol> {
2002         if let Some(impl_did) = impl_did.as_local() {
2003             let hir_id = self.hir().local_def_id_to_hir_id(impl_did);
2004             Ok(self.hir().span(hir_id))
2005         } else {
2006             Err(self.crate_name(impl_did.krate))
2007         }
2008     }
2009
2010     /// Hygienically compares a use-site name (`use_name`) for a field or an associated item with
2011     /// its supposed definition name (`def_name`). The method also needs `DefId` of the supposed
2012     /// definition's parent/scope to perform comparison.
2013     pub fn hygienic_eq(self, use_name: Ident, def_name: Ident, def_parent_def_id: DefId) -> bool {
2014         // We could use `Ident::eq` here, but we deliberately don't. The name
2015         // comparison fails frequently, and we want to avoid the expensive
2016         // `normalize_to_macros_2_0()` calls required for the span comparison whenever possible.
2017         use_name.name == def_name.name
2018             && use_name
2019                 .span
2020                 .ctxt()
2021                 .hygienic_eq(def_name.span.ctxt(), self.expn_that_defined(def_parent_def_id))
2022     }
2023
2024     pub fn adjust_ident(self, mut ident: Ident, scope: DefId) -> Ident {
2025         ident.span.normalize_to_macros_2_0_and_adjust(self.expn_that_defined(scope));
2026         ident
2027     }
2028
2029     pub fn adjust_ident_and_get_scope(
2030         self,
2031         mut ident: Ident,
2032         scope: DefId,
2033         block: hir::HirId,
2034     ) -> (Ident, DefId) {
2035         let scope = ident
2036             .span
2037             .normalize_to_macros_2_0_and_adjust(self.expn_that_defined(scope))
2038             .and_then(|actual_expansion| actual_expansion.expn_data().parent_module)
2039             .unwrap_or_else(|| self.parent_module(block).to_def_id());
2040         (ident, scope)
2041     }
2042
2043     pub fn is_object_safe(self, key: DefId) -> bool {
2044         self.object_safety_violations(key).is_empty()
2045     }
2046 }
2047
2048 /// Yields the parent function's `DefId` if `def_id` is an `impl Trait` definition.
2049 pub fn is_impl_trait_defn(tcx: TyCtxt<'_>, def_id: DefId) -> Option<DefId> {
2050     if let Some(def_id) = def_id.as_local() {
2051         if let Node::Item(item) = tcx.hir().get(tcx.hir().local_def_id_to_hir_id(def_id)) {
2052             if let hir::ItemKind::OpaqueTy(ref opaque_ty) = item.kind {
2053                 return opaque_ty.impl_trait_fn;
2054             }
2055         }
2056     }
2057     None
2058 }
2059
2060 pub fn int_ty(ity: ast::IntTy) -> IntTy {
2061     match ity {
2062         ast::IntTy::Isize => IntTy::Isize,
2063         ast::IntTy::I8 => IntTy::I8,
2064         ast::IntTy::I16 => IntTy::I16,
2065         ast::IntTy::I32 => IntTy::I32,
2066         ast::IntTy::I64 => IntTy::I64,
2067         ast::IntTy::I128 => IntTy::I128,
2068     }
2069 }
2070
2071 pub fn uint_ty(uty: ast::UintTy) -> UintTy {
2072     match uty {
2073         ast::UintTy::Usize => UintTy::Usize,
2074         ast::UintTy::U8 => UintTy::U8,
2075         ast::UintTy::U16 => UintTy::U16,
2076         ast::UintTy::U32 => UintTy::U32,
2077         ast::UintTy::U64 => UintTy::U64,
2078         ast::UintTy::U128 => UintTy::U128,
2079     }
2080 }
2081
2082 pub fn float_ty(fty: ast::FloatTy) -> FloatTy {
2083     match fty {
2084         ast::FloatTy::F32 => FloatTy::F32,
2085         ast::FloatTy::F64 => FloatTy::F64,
2086     }
2087 }
2088
2089 pub fn ast_int_ty(ity: IntTy) -> ast::IntTy {
2090     match ity {
2091         IntTy::Isize => ast::IntTy::Isize,
2092         IntTy::I8 => ast::IntTy::I8,
2093         IntTy::I16 => ast::IntTy::I16,
2094         IntTy::I32 => ast::IntTy::I32,
2095         IntTy::I64 => ast::IntTy::I64,
2096         IntTy::I128 => ast::IntTy::I128,
2097     }
2098 }
2099
2100 pub fn ast_uint_ty(uty: UintTy) -> ast::UintTy {
2101     match uty {
2102         UintTy::Usize => ast::UintTy::Usize,
2103         UintTy::U8 => ast::UintTy::U8,
2104         UintTy::U16 => ast::UintTy::U16,
2105         UintTy::U32 => ast::UintTy::U32,
2106         UintTy::U64 => ast::UintTy::U64,
2107         UintTy::U128 => ast::UintTy::U128,
2108     }
2109 }
2110
2111 pub fn provide(providers: &mut ty::query::Providers) {
2112     closure::provide(providers);
2113     context::provide(providers);
2114     erase_regions::provide(providers);
2115     layout::provide(providers);
2116     util::provide(providers);
2117     print::provide(providers);
2118     super::util::bug::provide(providers);
2119     super::middle::provide(providers);
2120     *providers = ty::query::Providers {
2121         trait_impls_of: trait_def::trait_impls_of_provider,
2122         type_uninhabited_from: inhabitedness::type_uninhabited_from,
2123         const_param_default: consts::const_param_default,
2124         vtable_allocation: vtable::vtable_allocation_provider,
2125         ..*providers
2126     };
2127 }
2128
2129 /// A map for the local crate mapping each type to a vector of its
2130 /// inherent impls. This is not meant to be used outside of coherence;
2131 /// rather, you should request the vector for a specific type via
2132 /// `tcx.inherent_impls(def_id)` so as to minimize your dependencies
2133 /// (constructing this map requires touching the entire crate).
2134 #[derive(Clone, Debug, Default, HashStable)]
2135 pub struct CrateInherentImpls {
2136     pub inherent_impls: LocalDefIdMap<Vec<DefId>>,
2137 }
2138
2139 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, HashStable)]
2140 pub struct SymbolName<'tcx> {
2141     /// `&str` gives a consistent ordering, which ensures reproducible builds.
2142     pub name: &'tcx str,
2143 }
2144
2145 impl<'tcx> SymbolName<'tcx> {
2146     pub fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>, name: &str) -> SymbolName<'tcx> {
2147         SymbolName {
2148             name: unsafe { str::from_utf8_unchecked(tcx.arena.alloc_slice(name.as_bytes())) },
2149         }
2150     }
2151 }
2152
2153 impl<'tcx> fmt::Display for SymbolName<'tcx> {
2154     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2155         fmt::Display::fmt(&self.name, fmt)
2156     }
2157 }
2158
2159 impl<'tcx> fmt::Debug for SymbolName<'tcx> {
2160     fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
2161         fmt::Display::fmt(&self.name, fmt)
2162     }
2163 }
2164
2165 #[derive(Debug, Default, Copy, Clone)]
2166 pub struct FoundRelationships {
2167     /// This is true if we identified that this Ty (`?T`) is found in a `?T: Foo`
2168     /// obligation, where:
2169     ///
2170     ///  * `Foo` is not `Sized`
2171     ///  * `(): Foo` may be satisfied
2172     pub self_in_trait: bool,
2173     /// This is true if we identified that this Ty (`?T`) is found in a `<_ as
2174     /// _>::AssocType = ?T`
2175     pub output: bool,
2176 }