]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/sty.rs
25b8d01918b2180afba701921d61db014909aaf5
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use crate::infer::canonical::Canonical;
6 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, SubstsRef};
7 use crate::ty::visit::ValidateBoundVars;
8 use crate::ty::InferTy::*;
9 use crate::ty::{
10     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Term, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeSuperVisitable, TypeVisitable,
11     TypeVisitor,
12 };
13 use crate::ty::{List, ParamEnv};
14 use hir::def::DefKind;
15 use polonius_engine::Atom;
16 use rustc_data_structures::captures::Captures;
17 use rustc_data_structures::intern::Interned;
18 use rustc_hir as hir;
19 use rustc_hir::def_id::DefId;
20 use rustc_hir::LangItem;
21 use rustc_index::vec::Idx;
22 use rustc_macros::HashStable;
23 use rustc_span::symbol::{kw, sym, Symbol};
24 use rustc_span::Span;
25 use rustc_target::abi::VariantIdx;
26 use rustc_target::spec::abi;
27 use std::borrow::Cow;
28 use std::cmp::Ordering;
29 use std::fmt;
30 use std::marker::PhantomData;
31 use std::ops::{ControlFlow, Deref, Range};
32 use ty::util::IntTypeExt;
33
34 use rustc_type_ir::sty::TyKind::*;
35 use rustc_type_ir::RegionKind as IrRegionKind;
36 use rustc_type_ir::TyKind as IrTyKind;
37
38 // Re-export the `TyKind` from `rustc_type_ir` here for convenience
39 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
40 pub type TyKind<'tcx> = IrTyKind<TyCtxt<'tcx>>;
41 pub type RegionKind<'tcx> = IrRegionKind<TyCtxt<'tcx>>;
42
43 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
44 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
45 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
46     pub ty: Ty<'tcx>,
47     pub mutbl: hir::Mutability,
48 }
49
50 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
51 #[derive(HashStable)]
52 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
53 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
54 pub struct FreeRegion {
55     pub scope: DefId,
56     pub bound_region: BoundRegionKind,
57 }
58
59 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
60 #[derive(HashStable)]
61 pub enum BoundRegionKind {
62     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
63     BrAnon(u32, Option<Span>),
64
65     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
66     ///
67     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
68     /// the event of shadowing.
69     BrNamed(DefId, Symbol),
70
71     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
72     /// to a closure
73     BrEnv,
74 }
75
76 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
77 #[derive(HashStable)]
78 pub struct BoundRegion {
79     pub var: BoundVar,
80     pub kind: BoundRegionKind,
81 }
82
83 impl BoundRegionKind {
84     pub fn is_named(&self) -> bool {
85         match *self {
86             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => {
87                 name != kw::UnderscoreLifetime && name != kw::Empty
88             }
89             _ => false,
90         }
91     }
92
93     pub fn get_name(&self) -> Option<Symbol> {
94         if self.is_named() {
95             match *self {
96                 BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => return Some(name),
97                 _ => unreachable!(),
98             }
99         }
100
101         None
102     }
103 }
104
105 pub trait Article {
106     fn article(&self) -> &'static str;
107 }
108
109 impl<'tcx> Article for TyKind<'tcx> {
110     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
111     fn article(&self) -> &'static str {
112         match self {
113             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
114             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
115             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
116             // to not compile felt too harsh.
117             Error(_) => "a",
118             _ => "a",
119         }
120     }
121 }
122
123 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
124 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
125 static_assert_size!(TyKind<'_>, 32);
126
127 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
128 /// ```ignore (illustrative)
129 /// struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
130 /// ```
131 /// where:
132 ///
133 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
134 ///   in scope on the function that defined the closure,
135 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
136 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
137 ///   `Ty::to_opt_closure_kind` for details.
138 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
139 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
140 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
141 ///   specified above.
142 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
143 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if a U field represents a by-ref upvar,
144 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
145 ///
146 /// So, for example, given this function:
147 /// ```ignore (illustrative)
148 /// fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
149 ///      do(|| data.count += 1)
150 /// }
151 /// ```
152 /// the type of the closure would be something like:
153 /// ```ignore (illustrative)
154 /// struct Closure<'a, T, U>(...U);
155 /// ```
156 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
157 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
158 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
159 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
160 /// instances with the expected upvar types:
161 /// ```ignore (illustrative)
162 /// impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
163 ///     ...
164 /// }
165 /// ```
166 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
167 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
168 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
169 ///
170 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
171 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
172 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
173 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
174 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
175 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
176 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
177 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
178 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
179 /// if one of them happens to be a reference to something that the
180 /// creating fn owns.
181 ///
182 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
183 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
184 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
185 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
186 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
187 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
188 /// out later.
189 ///
190 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
191 /// original function then? The answer is that codegen may need them
192 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
193 /// closure could capture no variables but still make use of some
194 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
195 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
196 ///
197 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
198 /// closures from capturing themselves (except via a trait
199 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
200 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
201 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
202 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
203 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
204 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
205 ///
206 /// ## Generators
207 ///
208 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
209 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
210 /// following type parameters:
211 ///
212 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
213 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
214 ///   inside the generator.
215 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
216 ///   `yield` inside the generator.
217 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
218 ///   completion of the generator.
219 /// * `GW`: The "generator witness".
220 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
221 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
222     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
223     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
224     ///
225     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
226     /// when monomorphizing.
227     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
228 }
229
230 /// Struct returned by `split()`.
231 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
232     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
233     pub closure_kind_ty: T,
234     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
235     pub tupled_upvars_ty: T,
236 }
237
238 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
239     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
240     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
241     pub fn new(
242         tcx: TyCtxt<'tcx>,
243         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
244     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
245         ClosureSubsts {
246             substs: tcx.mk_substs(
247                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
248                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
249                         .iter()
250                         .map(|&ty| ty.into()),
251                 ),
252             ),
253         }
254     }
255
256     /// Divides the closure substs into their respective components.
257     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
258     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
259         match self.substs[..] {
260             [
261                 ref parent_substs @ ..,
262                 closure_kind_ty,
263                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
264                 tupled_upvars_ty,
265             ] => ClosureSubstsParts {
266                 parent_substs,
267                 closure_kind_ty,
268                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
269                 tupled_upvars_ty,
270             },
271             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
272         }
273     }
274
275     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
276     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
277     ///
278     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
279     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
280     pub fn is_valid(self) -> bool {
281         self.substs.len() >= 3
282             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
283     }
284
285     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
286     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
287         self.split().parent_substs
288     }
289
290     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
291     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
292     /// empty iterator is returned.
293     #[inline]
294     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
295         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
296             TyKind::Error(_) => None,
297             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
298             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
299             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
300         }
301         .into_iter()
302         .flatten()
303     }
304
305     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
306     #[inline]
307     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
308         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
309     }
310
311     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
312     /// variable during inference. To get the closure kind during
313     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
314     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
315         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
316     }
317
318     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
319     /// closure.
320     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
321     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
322     // see `rustc_hir_analysis::check::closure`.
323     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
324         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
325     }
326
327     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
328     /// of an inference context, because in that context we know that
329     /// there are no type variables.
330     ///
331     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
332     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
333         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
334     }
335
336     /// Extracts the signature from the closure.
337     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
338         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
339         match ty.kind() {
340             ty::FnPtr(sig) => *sig,
341             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
342         }
343     }
344
345     pub fn print_as_impl_trait(self) -> ty::print::PrintClosureAsImpl<'tcx> {
346         ty::print::PrintClosureAsImpl { closure: self }
347     }
348 }
349
350 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
351 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
352 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
353     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
354 }
355
356 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
357     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
358     pub resume_ty: T,
359     pub yield_ty: T,
360     pub return_ty: T,
361     pub witness: T,
362     pub tupled_upvars_ty: T,
363 }
364
365 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
366     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
367     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
368     pub fn new(
369         tcx: TyCtxt<'tcx>,
370         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
371     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
372         GeneratorSubsts {
373             substs: tcx.mk_substs(
374                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
375                     [
376                         parts.resume_ty,
377                         parts.yield_ty,
378                         parts.return_ty,
379                         parts.witness,
380                         parts.tupled_upvars_ty,
381                     ]
382                     .iter()
383                     .map(|&ty| ty.into()),
384                 ),
385             ),
386         }
387     }
388
389     /// Divides the generator substs into their respective components.
390     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
391     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
392         match self.substs[..] {
393             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
394                 GeneratorSubstsParts {
395                     parent_substs,
396                     resume_ty,
397                     yield_ty,
398                     return_ty,
399                     witness,
400                     tupled_upvars_ty,
401                 }
402             }
403             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
404         }
405     }
406
407     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
408     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
409     ///
410     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
411     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
412     pub fn is_valid(self) -> bool {
413         self.substs.len() >= 5
414             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
415     }
416
417     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
418     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
419         self.split().parent_substs
420     }
421
422     /// This describes the types that can be contained in a generator.
423     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
424     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
425     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
426     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
427     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
428         self.split().witness.expect_ty()
429     }
430
431     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
432     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
433     /// empty iterator is returned.
434     #[inline]
435     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
436         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
437             TyKind::Error(_) => None,
438             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
439             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
440             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
441         }
442         .into_iter()
443         .flatten()
444     }
445
446     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
447     #[inline]
448     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
449         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
450     }
451
452     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
453     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
454         self.split().resume_ty.expect_ty()
455     }
456
457     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
458     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
459         self.split().yield_ty.expect_ty()
460     }
461
462     /// Returns the type representing the return type of the generator.
463     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
464         self.split().return_ty.expect_ty()
465     }
466
467     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
468     /// and return types.
469     ///
470     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
471     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
472     /// function should be removed.
473     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
474         ty::Binder::dummy(self.sig())
475     }
476
477     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
478     /// and return types.
479     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
480         ty::GenSig {
481             resume_ty: self.resume_ty(),
482             yield_ty: self.yield_ty(),
483             return_ty: self.return_ty(),
484         }
485     }
486 }
487
488 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
489     /// Generator has not been resumed yet.
490     pub const UNRESUMED: usize = 0;
491     /// Generator has returned or is completed.
492     pub const RETURNED: usize = 1;
493     /// Generator has been poisoned.
494     pub const POISONED: usize = 2;
495
496     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
497     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
498     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
499
500     /// The valid variant indices of this generator.
501     #[inline]
502     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
503         // FIXME requires optimized MIR
504         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
505         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
506     }
507
508     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
509     /// out of range.
510     #[inline]
511     pub fn discriminant_for_variant(
512         &self,
513         def_id: DefId,
514         tcx: TyCtxt<'tcx>,
515         variant_index: VariantIdx,
516     ) -> Discr<'tcx> {
517         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
518         // the same as the variant index.
519         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
520         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
521     }
522
523     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
524     /// variant indices.
525     #[inline]
526     pub fn discriminants(
527         self,
528         def_id: DefId,
529         tcx: TyCtxt<'tcx>,
530     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
531         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
532             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
533         })
534     }
535
536     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
537     /// variant `v`.
538     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
539         match v.as_usize() {
540             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
541             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
542             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
543             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
544         }
545     }
546
547     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
548     #[inline]
549     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
550         tcx.types.u32
551     }
552
553     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
554     /// It is calculated in rustc_mir_transform::generator::StateTransform.
555     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
556     ///
557     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
558     /// be repeated in multiple variants.
559     #[inline]
560     pub fn state_tys(
561         self,
562         def_id: DefId,
563         tcx: TyCtxt<'tcx>,
564     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
565         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
566         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
567             variant
568                 .iter()
569                 .map(move |field| ty::EarlyBinder(layout.field_tys[*field]).subst(tcx, self.substs))
570         })
571     }
572
573     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
574     /// variant.
575     #[inline]
576     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
577         self.upvar_tys()
578     }
579 }
580
581 #[derive(Debug, Copy, Clone, HashStable)]
582 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
583     Closure(SubstsRef<'tcx>),
584     Generator(SubstsRef<'tcx>),
585 }
586
587 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
588     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
589     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
590     /// empty iterator is returned.
591     #[inline]
592     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
593         let tupled_tys = match self {
594             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
595             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
596         };
597
598         match tupled_tys.kind() {
599             TyKind::Error(_) => None,
600             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
601             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
602             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
603         }
604         .into_iter()
605         .flatten()
606     }
607
608     #[inline]
609     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
610         match self {
611             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
612             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
613         }
614     }
615 }
616
617 /// An inline const is modeled like
618 /// ```ignore (illustrative)
619 /// const InlineConst<'l0...'li, T0...Tj, R>: R;
620 /// ```
621 /// where:
622 ///
623 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
624 ///   inherited from the item that defined the inline const,
625 /// - R represents the type of the constant.
626 ///
627 /// When the inline const is instantiated, `R` is substituted as the actual inferred
628 /// type of the constant. The reason that `R` is represented as an extra type parameter
629 /// is the same reason that [`ClosureSubsts`] have `CS` and `U` as type parameters:
630 /// inline const can reference lifetimes that are internal to the creating function.
631 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable)]
632 pub struct InlineConstSubsts<'tcx> {
633     /// Generic parameters from the enclosing item,
634     /// concatenated with the inferred type of the constant.
635     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
636 }
637
638 /// Struct returned by `split()`.
639 pub struct InlineConstSubstsParts<'tcx, T> {
640     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
641     pub ty: T,
642 }
643
644 impl<'tcx> InlineConstSubsts<'tcx> {
645     /// Construct `InlineConstSubsts` from `InlineConstSubstsParts`.
646     pub fn new(
647         tcx: TyCtxt<'tcx>,
648         parts: InlineConstSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
649     ) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
650         InlineConstSubsts {
651             substs: tcx.mk_substs(
652                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(std::iter::once(parts.ty.into())),
653             ),
654         }
655     }
656
657     /// Divides the inline const substs into their respective components.
658     /// The ordering assumed here must match that used by `InlineConstSubsts::new` above.
659     fn split(self) -> InlineConstSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
660         match self.substs[..] {
661             [ref parent_substs @ .., ty] => InlineConstSubstsParts { parent_substs, ty },
662             _ => bug!("inline const substs missing synthetics"),
663         }
664     }
665
666     /// Returns the substitutions of the inline const's parent.
667     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
668         self.split().parent_substs
669     }
670
671     /// Returns the type of this inline const.
672     pub fn ty(self) -> Ty<'tcx> {
673         self.split().ty.expect_ty()
674     }
675 }
676
677 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
678 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
679 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
680     /// E.g., `Iterator`.
681     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
682     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
683     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
684     /// E.g., `Send`.
685     AutoTrait(DefId),
686 }
687
688 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
689     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
690     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
691     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
692         use self::ExistentialPredicate::*;
693         match (*self, *other) {
694             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
695             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
696                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
697             }
698             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
699                 tcx.def_path_hash(*a).cmp(&tcx.def_path_hash(*b))
700             }
701             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
702             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
703             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
704             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
705         }
706     }
707 }
708
709 pub type PolyExistentialPredicate<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>;
710
711 impl<'tcx> PolyExistentialPredicate<'tcx> {
712     /// Given an existential predicate like `?Self: PartialEq<u32>` (e.g., derived from `dyn PartialEq<u32>`),
713     /// and a concrete type `self_ty`, returns a full predicate where the existentially quantified variable `?Self`
714     /// has been replaced with `self_ty` (e.g., `self_ty: PartialEq<u32>`, in our example).
715     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
716         use crate::ty::ToPredicate;
717         match self.skip_binder() {
718             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
719                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
720             }
721             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
722                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
723             }
724             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
725                 let generics = tcx.generics_of(did);
726                 let trait_ref = if generics.params.len() == 1 {
727                     tcx.mk_trait_ref(did, [self_ty])
728                 } else {
729                     // If this is an ill-formed auto trait, then synthesize
730                     // new error substs for the missing generics.
731                     let err_substs =
732                         ty::InternalSubsts::extend_with_error(tcx, did, &[self_ty.into()]);
733                     tcx.mk_trait_ref(did, err_substs)
734                 };
735                 self.rebind(trait_ref).without_const().to_predicate(tcx)
736             }
737         }
738     }
739 }
740
741 impl<'tcx> List<ty::PolyExistentialPredicate<'tcx>> {
742     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
743     ///
744     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
745     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
746     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
747     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
748     /// object.
749     ///
750     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
751     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
752     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
753     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
754     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
755     /// a rather non-trivial task).
756     ///
757     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
758     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
759     /// are the set `{Sync}`.
760     ///
761     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
762     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
763     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
764     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
765     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
766     /// and destructor.
767     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
768         self[0]
769             .map_bound(|this| match this {
770                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
771                 _ => None,
772             })
773             .transpose()
774     }
775
776     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
777         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
778     }
779
780     #[inline]
781     pub fn projection_bounds<'a>(
782         &'a self,
783     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
784         self.iter().filter_map(|predicate| {
785             predicate
786                 .map_bound(|pred| match pred {
787                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
788                     _ => None,
789                 })
790                 .transpose()
791         })
792     }
793
794     #[inline]
795     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + Captures<'tcx> + 'a {
796         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
797             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
798             _ => None,
799         })
800     }
801 }
802
803 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
804 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
805 /// ```ignore (illustrative)
806 /// T: Foo<U>
807 /// ```
808 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
809 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
810 /// and `U` as parameter 1.
811 ///
812 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
813 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
814 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
815 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
816 pub struct TraitRef<'tcx> {
817     pub def_id: DefId,
818     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
819 }
820
821 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
822     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
823         TraitRef { def_id, substs }
824     }
825
826     pub fn with_self_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> Self {
827         tcx.mk_trait_ref(
828             self.def_id,
829             [self_ty.into()].into_iter().chain(self.substs.iter().skip(1)),
830         )
831     }
832
833     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
834     /// are the parameters defined on trait.
835     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>> {
836         ty::Binder::dummy(TraitRef {
837             def_id,
838             substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id),
839         })
840     }
841
842     #[inline]
843     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
844         self.substs.type_at(0)
845     }
846
847     pub fn from_method(
848         tcx: TyCtxt<'tcx>,
849         trait_id: DefId,
850         substs: SubstsRef<'tcx>,
851     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
852         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
853         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
854     }
855 }
856
857 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>>;
858
859 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
860     pub fn self_ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
861         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
862     }
863
864     pub fn def_id(&self) -> DefId {
865         self.skip_binder().def_id
866     }
867 }
868
869 impl rustc_errors::IntoDiagnosticArg for PolyTraitRef<'_> {
870     fn into_diagnostic_arg(self) -> rustc_errors::DiagnosticArgValue<'static> {
871         self.to_string().into_diagnostic_arg()
872     }
873 }
874
875 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
876 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
877 /// ```ignore (illustrative)
878 /// exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
879 /// ```
880 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
881 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
882 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
883 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
884 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
885     pub def_id: DefId,
886     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
887 }
888
889 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
890     pub fn erase_self_ty(
891         tcx: TyCtxt<'tcx>,
892         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
893     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
894         // Assert there is a Self.
895         trait_ref.substs.type_at(0);
896
897         ty::ExistentialTraitRef {
898             def_id: trait_ref.def_id,
899             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
900         }
901     }
902
903     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
904     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
905     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
906     /// or some placeholder type.
907     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
908         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
909         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
910
911         tcx.mk_trait_ref(self.def_id, [self_ty.into()].into_iter().chain(self.substs.iter()))
912     }
913 }
914
915 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>;
916
917 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
918     pub fn def_id(&self) -> DefId {
919         self.skip_binder().def_id
920     }
921
922     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
923     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
924     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
925     /// or some placeholder type.
926     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
927         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
928     }
929 }
930
931 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
932 #[derive(HashStable)]
933 pub enum BoundVariableKind {
934     Ty(BoundTyKind),
935     Region(BoundRegionKind),
936     Const,
937 }
938
939 impl BoundVariableKind {
940     pub fn expect_region(self) -> BoundRegionKind {
941         match self {
942             BoundVariableKind::Region(lt) => lt,
943             _ => bug!("expected a region, but found another kind"),
944         }
945     }
946
947     pub fn expect_ty(self) -> BoundTyKind {
948         match self {
949             BoundVariableKind::Ty(ty) => ty,
950             _ => bug!("expected a type, but found another kind"),
951         }
952     }
953
954     pub fn expect_const(self) {
955         match self {
956             BoundVariableKind::Const => (),
957             _ => bug!("expected a const, but found another kind"),
958         }
959     }
960 }
961
962 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
963 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
964 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
965 /// Binder<'tcx, TraitRef>`). Note that when we instantiate,
966 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
967 /// type from `Binder<'tcx, T>` to just `T` (see
968 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
969 ///
970 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
971 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
972 #[derive(HashStable, Lift)]
973 pub struct Binder<'tcx, T>(T, &'tcx List<BoundVariableKind>);
974
975 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T>
976 where
977     T: TypeVisitable<'tcx>,
978 {
979     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
980     /// contain any bound vars that would be bound by the
981     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
982     /// different binding level.
983     #[track_caller]
984     pub fn dummy(value: T) -> Binder<'tcx, T> {
985         assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
986         Binder(value, ty::List::empty())
987     }
988
989     pub fn bind_with_vars(value: T, vars: &'tcx List<BoundVariableKind>) -> Binder<'tcx, T> {
990         if cfg!(debug_assertions) {
991             let mut validator = ValidateBoundVars::new(vars);
992             value.visit_with(&mut validator);
993         }
994         Binder(value, vars)
995     }
996 }
997
998 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T> {
999     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
1000     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
1001     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
1002     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1003     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1004     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1005     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1006     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1007     /// regions, or you are being very careful about your depth
1008     /// accounting.
1009     ///
1010     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1011     ///
1012     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1013     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1014     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1015     pub fn skip_binder(self) -> T {
1016         self.0
1017     }
1018
1019     pub fn bound_vars(&self) -> &'tcx List<BoundVariableKind> {
1020         self.1
1021     }
1022
1023     pub fn as_ref(&self) -> Binder<'tcx, &T> {
1024         Binder(&self.0, self.1)
1025     }
1026
1027     pub fn as_deref(&self) -> Binder<'tcx, &T::Target>
1028     where
1029         T: Deref,
1030     {
1031         Binder(&self.0, self.1)
1032     }
1033
1034     pub fn map_bound_ref_unchecked<F, U>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1035     where
1036         F: FnOnce(&T) -> U,
1037     {
1038         let value = f(&self.0);
1039         Binder(value, self.1)
1040     }
1041
1042     pub fn map_bound_ref<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1043     where
1044         F: FnOnce(&T) -> U,
1045     {
1046         self.as_ref().map_bound(f)
1047     }
1048
1049     pub fn map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1050     where
1051         F: FnOnce(T) -> U,
1052     {
1053         let value = f(self.0);
1054         if cfg!(debug_assertions) {
1055             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1056             value.visit_with(&mut validator);
1057         }
1058         Binder(value, self.1)
1059     }
1060
1061     pub fn try_map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>, E>(self, f: F) -> Result<Binder<'tcx, U>, E>
1062     where
1063         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
1064     {
1065         let value = f(self.0)?;
1066         if cfg!(debug_assertions) {
1067             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1068             value.visit_with(&mut validator);
1069         }
1070         Ok(Binder(value, self.1))
1071     }
1072
1073     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1074     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1075     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1076     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1077     ///
1078     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1079     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1080     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1081     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1082     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<'tcx, U>
1083     where
1084         U: TypeVisitable<'tcx>,
1085     {
1086         if cfg!(debug_assertions) {
1087             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.bound_vars());
1088             value.visit_with(&mut validator);
1089         }
1090         Binder(value, self.1)
1091     }
1092
1093     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1094     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1095     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1096     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1097     ///
1098     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1099     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1100     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1101     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1102     /// would not be that useful.)
1103     pub fn no_bound_vars(self) -> Option<T>
1104     where
1105         T: TypeVisitable<'tcx>,
1106     {
1107         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1108     }
1109
1110     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1111     /// level as the original, returning two distinct binders.
1112     ///
1113     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1114     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1115     /// bound in the resulting return values.
1116     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<'tcx, U>, Binder<'tcx, V>)
1117     where
1118         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1119     {
1120         let (u, v) = f(self.0);
1121         (Binder(u, self.1), Binder(v, self.1))
1122     }
1123 }
1124
1125 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, Option<T>> {
1126     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<'tcx, T>> {
1127         let bound_vars = self.1;
1128         self.0.map(|v| Binder(v, bound_vars))
1129     }
1130 }
1131
1132 impl<'tcx, T: IntoIterator> Binder<'tcx, T> {
1133     pub fn iter(self) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, T::Item>> {
1134         let bound_vars = self.1;
1135         self.0.into_iter().map(|v| Binder(v, bound_vars))
1136     }
1137 }
1138
1139 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1140 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1141 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1142 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1143 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1144     /// The parameters of the associated item.
1145     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1146
1147     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1148     ///
1149     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1150     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`,
1151     /// aka. `tcx.parent(item_def_id).unwrap()`.
1152     pub item_def_id: DefId,
1153 }
1154
1155 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1156     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1157         match tcx.def_kind(self.item_def_id) {
1158             DefKind::AssocTy | DefKind::AssocConst => tcx.parent(self.item_def_id),
1159             DefKind::ImplTraitPlaceholder => {
1160                 tcx.parent(tcx.impl_trait_in_trait_parent(self.item_def_id))
1161             }
1162             kind => bug!("unexpected DefKind in ProjectionTy: {kind:?}"),
1163         }
1164     }
1165
1166     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1167     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1168     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1169     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1170         &self,
1171         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1172     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1173         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1174         assert_eq!(tcx.def_kind(def_id), DefKind::Trait);
1175         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1176         (
1177             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1178             &self.substs[trait_generics.count()..],
1179         )
1180     }
1181
1182     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1183     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1184     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1185     ///
1186     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1187     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1188     /// as well.
1189     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1190         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1191         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1192     }
1193
1194     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1195         self.substs.type_at(0)
1196     }
1197 }
1198
1199 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1200 pub struct GenSig<'tcx> {
1201     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1202     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1203     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1204 }
1205
1206 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<'tcx, GenSig<'tcx>>;
1207
1208 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1209 /// decided to use to refer to the input/output types.
1210 ///
1211 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1212 /// - `output`: is the return type.
1213 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1214 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1215 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1216 pub struct FnSig<'tcx> {
1217     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1218     pub c_variadic: bool,
1219     pub unsafety: hir::Unsafety,
1220     pub abi: abi::Abi,
1221 }
1222
1223 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1224     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1225         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1226     }
1227
1228     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1229         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1230     }
1231
1232     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1233     // method.
1234     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1235         FnSig {
1236             inputs_and_output: List::empty(),
1237             c_variadic: false,
1238             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1239             abi: abi::Abi::Rust,
1240         }
1241     }
1242 }
1243
1244 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>;
1245
1246 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1247     #[inline]
1248     pub fn inputs(&self) -> Binder<'tcx, &'tcx [Ty<'tcx>]> {
1249         self.map_bound_ref_unchecked(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1250     }
1251     #[inline]
1252     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1253         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1254     }
1255     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1256         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1257     }
1258     #[inline]
1259     pub fn output(&self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1260         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1261     }
1262     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1263         self.skip_binder().c_variadic
1264     }
1265     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1266         self.skip_binder().unsafety
1267     }
1268     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1269         self.skip_binder().abi
1270     }
1271 }
1272
1273 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>>;
1274
1275 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1276 #[derive(HashStable)]
1277 pub struct ParamTy {
1278     pub index: u32,
1279     pub name: Symbol,
1280 }
1281
1282 impl<'tcx> ParamTy {
1283     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1284         ParamTy { index, name }
1285     }
1286
1287     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1288         ParamTy::new(def.index, def.name)
1289     }
1290
1291     #[inline]
1292     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1293         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1294     }
1295
1296     pub fn span_from_generics(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, item_with_generics: DefId) -> Span {
1297         let generics = tcx.generics_of(item_with_generics);
1298         let type_param = generics.type_param(self, tcx);
1299         tcx.def_span(type_param.def_id)
1300     }
1301 }
1302
1303 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1304 #[derive(HashStable)]
1305 pub struct ParamConst {
1306     pub index: u32,
1307     pub name: Symbol,
1308 }
1309
1310 impl ParamConst {
1311     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1312         ParamConst { index, name }
1313     }
1314
1315     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1316         ParamConst::new(def.index, def.name)
1317     }
1318 }
1319
1320 /// Use this rather than `RegionKind`, whenever possible.
1321 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, HashStable)]
1322 #[rustc_pass_by_value]
1323 pub struct Region<'tcx>(pub Interned<'tcx, RegionKind<'tcx>>);
1324
1325 impl<'tcx> Deref for Region<'tcx> {
1326     type Target = RegionKind<'tcx>;
1327
1328     #[inline]
1329     fn deref(&self) -> &RegionKind<'tcx> {
1330         &self.0.0
1331     }
1332 }
1333
1334 impl<'tcx> fmt::Debug for Region<'tcx> {
1335     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1336         write!(f, "{:?}", self.kind())
1337     }
1338 }
1339
1340 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1341 #[derive(HashStable)]
1342 pub struct EarlyBoundRegion {
1343     pub def_id: DefId,
1344     pub index: u32,
1345     pub name: Symbol,
1346 }
1347
1348 impl fmt::Debug for EarlyBoundRegion {
1349     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1350         write!(f, "{}, {}", self.index, self.name)
1351     }
1352 }
1353
1354 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1355 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
1356 #[derive(HashStable, TyEncodable, TyDecodable)]
1357 pub struct ConstVid<'tcx> {
1358     pub index: u32,
1359     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1360 }
1361
1362 rustc_index::newtype_index! {
1363     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1364     #[derive(HashStable)]
1365     pub struct RegionVid {
1366         DEBUG_FORMAT = custom,
1367     }
1368 }
1369
1370 impl Atom for RegionVid {
1371     fn index(self) -> usize {
1372         Idx::index(self)
1373     }
1374 }
1375
1376 rustc_index::newtype_index! {
1377     #[derive(HashStable)]
1378     pub struct BoundVar { .. }
1379 }
1380
1381 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1382 #[derive(HashStable)]
1383 pub struct BoundTy {
1384     pub var: BoundVar,
1385     pub kind: BoundTyKind,
1386 }
1387
1388 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1389 #[derive(HashStable)]
1390 pub enum BoundTyKind {
1391     Anon,
1392     Param(Symbol),
1393 }
1394
1395 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1396     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1397         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1398     }
1399 }
1400
1401 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1402 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1403 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1404 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1405     pub item_def_id: DefId,
1406     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1407     pub term: Term<'tcx>,
1408 }
1409
1410 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>;
1411
1412 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1413     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1414     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1415     /// then this function would return an `exists T. T: Iterator` existential trait
1416     /// reference.
1417     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1418         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1419         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1420         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1421         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1422     }
1423
1424     pub fn with_self_ty(
1425         &self,
1426         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1427         self_ty: Ty<'tcx>,
1428     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1429         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1430         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1431
1432         ty::ProjectionPredicate {
1433             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1434                 item_def_id: self.item_def_id,
1435                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1436             },
1437             term: self.term,
1438         }
1439     }
1440
1441     pub fn erase_self_ty(
1442         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1443         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1444     ) -> Self {
1445         // Assert there is a Self.
1446         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1447
1448         Self {
1449             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1450             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1451             term: projection_predicate.term,
1452         }
1453     }
1454 }
1455
1456 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1457     pub fn with_self_ty(
1458         &self,
1459         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1460         self_ty: Ty<'tcx>,
1461     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1462         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1463     }
1464
1465     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1466         self.skip_binder().item_def_id
1467     }
1468 }
1469
1470 /// Region utilities
1471 impl<'tcx> Region<'tcx> {
1472     pub fn kind(self) -> RegionKind<'tcx> {
1473         *self.0.0
1474     }
1475
1476     pub fn get_name(self) -> Option<Symbol> {
1477         if self.has_name() {
1478             let name = match *self {
1479                 ty::ReEarlyBound(ebr) => Some(ebr.name),
1480                 ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.get_name(),
1481                 ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.get_name(),
1482                 ty::ReStatic => Some(kw::StaticLifetime),
1483                 ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.get_name(),
1484                 _ => None,
1485             };
1486
1487             return name;
1488         }
1489
1490         None
1491     }
1492
1493     /// Is this region named by the user?
1494     pub fn has_name(self) -> bool {
1495         match *self {
1496             ty::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1497             ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1498             ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1499             ty::ReStatic => true,
1500             ty::ReVar(..) => false,
1501             ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1502             ty::ReErased => false,
1503         }
1504     }
1505
1506     #[inline]
1507     pub fn is_static(self) -> bool {
1508         matches!(*self, ty::ReStatic)
1509     }
1510
1511     #[inline]
1512     pub fn is_erased(self) -> bool {
1513         matches!(*self, ty::ReErased)
1514     }
1515
1516     #[inline]
1517     pub fn is_late_bound(self) -> bool {
1518         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1519     }
1520
1521     #[inline]
1522     pub fn is_placeholder(self) -> bool {
1523         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1524     }
1525
1526     #[inline]
1527     pub fn bound_at_or_above_binder(self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1528         match *self {
1529             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1530             _ => false,
1531         }
1532     }
1533
1534     pub fn type_flags(self) -> TypeFlags {
1535         let mut flags = TypeFlags::empty();
1536
1537         match *self {
1538             ty::ReVar(..) => {
1539                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1540                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1541                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1542             }
1543             ty::RePlaceholder(..) => {
1544                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1545                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1546                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1547             }
1548             ty::ReEarlyBound(..) => {
1549                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1550                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1551                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1552             }
1553             ty::ReFree { .. } => {
1554                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1555                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1556             }
1557             ty::ReStatic => {
1558                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1559             }
1560             ty::ReLateBound(..) => {
1561                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1562             }
1563             ty::ReErased => {
1564                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1565             }
1566         }
1567
1568         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1569
1570         flags
1571     }
1572
1573     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1574     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1575     ///
1576     /// ```ignore (illustrative)
1577     /// impl<'a> Foo {
1578     /// //   ^^ -- early bound, declared on an impl
1579     ///
1580     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1581     /// //         ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1582     /// //         |   early-bound, appears in where-clauses
1583     /// //         late-bound, appears only in fn args
1584     ///     {..}
1585     /// }
1586     /// ```
1587     ///
1588     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1589     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1590     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1591     /// function might return the `DefId` of a closure.
1592     pub fn free_region_binding_scope(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1593         match *self {
1594             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id),
1595             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1596             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1597         }
1598     }
1599
1600     /// True for free regions other than `'static`.
1601     pub fn is_free(self) -> bool {
1602         matches!(*self, ty::ReEarlyBound(_) | ty::ReFree(_))
1603     }
1604
1605     /// True if `self` is a free region or static.
1606     pub fn is_free_or_static(self) -> bool {
1607         match *self {
1608             ty::ReStatic => true,
1609             _ => self.is_free(),
1610         }
1611     }
1612
1613     pub fn is_var(self) -> bool {
1614         matches!(self.kind(), ty::ReVar(_))
1615     }
1616 }
1617
1618 /// Type utilities
1619 impl<'tcx> Ty<'tcx> {
1620     #[inline(always)]
1621     pub fn kind(self) -> &'tcx TyKind<'tcx> {
1622         &self.0.0
1623     }
1624
1625     #[inline(always)]
1626     pub fn flags(self) -> TypeFlags {
1627         self.0.0.flags
1628     }
1629
1630     #[inline]
1631     pub fn is_unit(self) -> bool {
1632         match self.kind() {
1633             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1634             _ => false,
1635         }
1636     }
1637
1638     #[inline]
1639     pub fn is_never(self) -> bool {
1640         matches!(self.kind(), Never)
1641     }
1642
1643     #[inline]
1644     pub fn is_primitive(self) -> bool {
1645         self.kind().is_primitive()
1646     }
1647
1648     #[inline]
1649     pub fn is_adt(self) -> bool {
1650         matches!(self.kind(), Adt(..))
1651     }
1652
1653     #[inline]
1654     pub fn is_ref(self) -> bool {
1655         matches!(self.kind(), Ref(..))
1656     }
1657
1658     #[inline]
1659     pub fn is_ty_var(self) -> bool {
1660         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1661     }
1662
1663     #[inline]
1664     pub fn ty_vid(self) -> Option<ty::TyVid> {
1665         match self.kind() {
1666             &Infer(TyVar(vid)) => Some(vid),
1667             _ => None,
1668         }
1669     }
1670
1671     #[inline]
1672     pub fn is_ty_infer(self) -> bool {
1673         matches!(self.kind(), Infer(_))
1674     }
1675
1676     #[inline]
1677     pub fn is_phantom_data(self) -> bool {
1678         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1679     }
1680
1681     #[inline]
1682     pub fn is_bool(self) -> bool {
1683         *self.kind() == Bool
1684     }
1685
1686     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1687     #[inline]
1688     pub fn is_str(self) -> bool {
1689         *self.kind() == Str
1690     }
1691
1692     #[inline]
1693     pub fn is_param(self, index: u32) -> bool {
1694         match self.kind() {
1695             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1696             _ => false,
1697         }
1698     }
1699
1700     #[inline]
1701     pub fn is_slice(self) -> bool {
1702         matches!(self.kind(), Slice(_))
1703     }
1704
1705     #[inline]
1706     pub fn is_array_slice(self) -> bool {
1707         match self.kind() {
1708             Slice(_) => true,
1709             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_)),
1710             _ => false,
1711         }
1712     }
1713
1714     #[inline]
1715     pub fn is_array(self) -> bool {
1716         matches!(self.kind(), Array(..))
1717     }
1718
1719     #[inline]
1720     pub fn is_simd(self) -> bool {
1721         match self.kind() {
1722             Adt(def, _) => def.repr().simd(),
1723             _ => false,
1724         }
1725     }
1726
1727     pub fn sequence_element_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1728         match self.kind() {
1729             Array(ty, _) | Slice(ty) => *ty,
1730             Str => tcx.types.u8,
1731             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1732         }
1733     }
1734
1735     pub fn simd_size_and_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1736         match self.kind() {
1737             Adt(def, substs) => {
1738                 assert!(def.repr().simd(), "`simd_size_and_type` called on non-SIMD type");
1739                 let variant = def.non_enum_variant();
1740                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1741
1742                 match f0_ty.kind() {
1743                     // If the first field is an array, we assume it is the only field and its
1744                     // elements are the SIMD components.
1745                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1746                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1747                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1748                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1749                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1750                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, *f0_elem_ty)
1751                     }
1752                     // Otherwise, the fields of this Adt are the SIMD components (and we assume they
1753                     // all have the same type).
1754                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1755                 }
1756             }
1757             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1758         }
1759     }
1760
1761     #[inline]
1762     pub fn is_region_ptr(self) -> bool {
1763         matches!(self.kind(), Ref(..))
1764     }
1765
1766     #[inline]
1767     pub fn is_mutable_ptr(self) -> bool {
1768         matches!(
1769             self.kind(),
1770             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1771                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1772         )
1773     }
1774
1775     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1776     #[inline]
1777     pub fn ref_mutability(self) -> Option<hir::Mutability> {
1778         match self.kind() {
1779             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1780             _ => None,
1781         }
1782     }
1783
1784     #[inline]
1785     pub fn is_unsafe_ptr(self) -> bool {
1786         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1787     }
1788
1789     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1790     #[inline]
1791     pub fn is_any_ptr(self) -> bool {
1792         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1793     }
1794
1795     #[inline]
1796     pub fn is_box(self) -> bool {
1797         match self.kind() {
1798             Adt(def, _) => def.is_box(),
1799             _ => false,
1800         }
1801     }
1802
1803     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1804     pub fn boxed_ty(self) -> Ty<'tcx> {
1805         match self.kind() {
1806             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1807             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1808         }
1809     }
1810
1811     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1812     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1813     /// contents are abstract to rustc.)
1814     #[inline]
1815     pub fn is_scalar(self) -> bool {
1816         matches!(
1817             self.kind(),
1818             Bool | Char
1819                 | Int(_)
1820                 | Float(_)
1821                 | Uint(_)
1822                 | FnDef(..)
1823                 | FnPtr(_)
1824                 | RawPtr(_)
1825                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1826         )
1827     }
1828
1829     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1830     #[inline]
1831     pub fn is_floating_point(self) -> bool {
1832         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1833     }
1834
1835     #[inline]
1836     pub fn is_trait(self) -> bool {
1837         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::Dyn))
1838     }
1839
1840     #[inline]
1841     pub fn is_dyn_star(self) -> bool {
1842         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::DynStar))
1843     }
1844
1845     #[inline]
1846     pub fn is_enum(self) -> bool {
1847         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_enum())
1848     }
1849
1850     #[inline]
1851     pub fn is_union(self) -> bool {
1852         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_union())
1853     }
1854
1855     #[inline]
1856     pub fn is_closure(self) -> bool {
1857         matches!(self.kind(), Closure(..))
1858     }
1859
1860     #[inline]
1861     pub fn is_generator(self) -> bool {
1862         matches!(self.kind(), Generator(..))
1863     }
1864
1865     #[inline]
1866     pub fn is_integral(self) -> bool {
1867         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1868     }
1869
1870     #[inline]
1871     pub fn is_fresh_ty(self) -> bool {
1872         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1873     }
1874
1875     #[inline]
1876     pub fn is_fresh(self) -> bool {
1877         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1878     }
1879
1880     #[inline]
1881     pub fn is_char(self) -> bool {
1882         matches!(self.kind(), Char)
1883     }
1884
1885     #[inline]
1886     pub fn is_numeric(self) -> bool {
1887         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1888     }
1889
1890     #[inline]
1891     pub fn is_signed(self) -> bool {
1892         matches!(self.kind(), Int(_))
1893     }
1894
1895     #[inline]
1896     pub fn is_ptr_sized_integral(self) -> bool {
1897         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1898     }
1899
1900     #[inline]
1901     pub fn has_concrete_skeleton(self) -> bool {
1902         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1903     }
1904
1905     /// Checks whether a type recursively contains another type
1906     ///
1907     /// Example: `Option<()>` contains `()`
1908     pub fn contains(self, other: Ty<'tcx>) -> bool {
1909         struct ContainsTyVisitor<'tcx>(Ty<'tcx>);
1910
1911         impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for ContainsTyVisitor<'tcx> {
1912             type BreakTy = ();
1913
1914             fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
1915                 if self.0 == t { ControlFlow::BREAK } else { t.super_visit_with(self) }
1916             }
1917         }
1918
1919         let cf = self.visit_with(&mut ContainsTyVisitor(other));
1920         cf.is_break()
1921     }
1922
1923     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1924     ///
1925     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1926     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1927     pub fn builtin_deref(self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1928         match self.kind() {
1929             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1930                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1931             }
1932             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty: *ty, mutbl: *mutbl }),
1933             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
1934             _ => None,
1935         }
1936     }
1937
1938     /// Returns the type of `ty[i]`.
1939     pub fn builtin_index(self) -> Option<Ty<'tcx>> {
1940         match self.kind() {
1941             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(*ty),
1942             _ => None,
1943         }
1944     }
1945
1946     pub fn fn_sig(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
1947         match self.kind() {
1948             FnDef(def_id, substs) => tcx.bound_fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
1949             FnPtr(f) => *f,
1950             Error(_) => {
1951                 // ignore errors (#54954)
1952                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
1953             }
1954             Closure(..) => bug!(
1955                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
1956             ),
1957             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
1958         }
1959     }
1960
1961     #[inline]
1962     pub fn is_fn(self) -> bool {
1963         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
1964     }
1965
1966     #[inline]
1967     pub fn is_fn_ptr(self) -> bool {
1968         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
1969     }
1970
1971     #[inline]
1972     pub fn is_impl_trait(self) -> bool {
1973         matches!(self.kind(), Opaque(..))
1974     }
1975
1976     #[inline]
1977     pub fn ty_adt_def(self) -> Option<AdtDef<'tcx>> {
1978         match self.kind() {
1979             Adt(adt, _) => Some(*adt),
1980             _ => None,
1981         }
1982     }
1983
1984     /// Iterates over tuple fields.
1985     /// Panics when called on anything but a tuple.
1986     #[inline]
1987     pub fn tuple_fields(self) -> &'tcx List<Ty<'tcx>> {
1988         match self.kind() {
1989             Tuple(substs) => substs,
1990             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
1991         }
1992     }
1993
1994     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
1995     //
1996     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
1997     #[inline]
1998     pub fn variant_range(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
1999         match self.kind() {
2000             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2001             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2002                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2003             }
2004             _ => None,
2005         }
2006     }
2007
2008     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2009     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2010     //
2011     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2012     #[inline]
2013     pub fn discriminant_for_variant(
2014         self,
2015         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2016         variant_index: VariantIdx,
2017     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2018         match self.kind() {
2019             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants().is_empty() => {
2020                 // This can actually happen during CTFE, see
2021                 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/89765.
2022                 None
2023             }
2024             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2025                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2026             }
2027             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2028                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2029             }
2030             _ => None,
2031         }
2032     }
2033
2034     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2035     pub fn discriminant_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2036         match self.kind() {
2037             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr().discr_type().to_ty(tcx),
2038             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2039
2040             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2041                 let assoc_items = tcx.associated_item_def_ids(
2042                     tcx.require_lang_item(hir::LangItem::DiscriminantKind, None),
2043                 );
2044                 tcx.mk_projection(assoc_items[0], tcx.intern_substs(&[self.into()]))
2045             }
2046
2047             ty::Bool
2048             | ty::Char
2049             | ty::Int(_)
2050             | ty::Uint(_)
2051             | ty::Float(_)
2052             | ty::Adt(..)
2053             | ty::Foreign(_)
2054             | ty::Str
2055             | ty::Array(..)
2056             | ty::Slice(_)
2057             | ty::RawPtr(_)
2058             | ty::Ref(..)
2059             | ty::FnDef(..)
2060             | ty::FnPtr(..)
2061             | ty::Dynamic(..)
2062             | ty::Closure(..)
2063             | ty::GeneratorWitness(..)
2064             | ty::Never
2065             | ty::Tuple(_)
2066             | ty::Error(_)
2067             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2068
2069             ty::Bound(..)
2070             | ty::Placeholder(_)
2071             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2072                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2073             }
2074         }
2075     }
2076
2077     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type,
2078     /// and a boolean signifying if this is conditional on this type being `Sized`.
2079     pub fn ptr_metadata_ty(
2080         self,
2081         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2082         normalize: impl FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
2083     ) -> (Ty<'tcx>, bool) {
2084         let tail = tcx.struct_tail_with_normalize(self, normalize, || {});
2085         match tail.kind() {
2086             // Sized types
2087             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2088             | ty::Uint(_)
2089             | ty::Int(_)
2090             | ty::Bool
2091             | ty::Float(_)
2092             | ty::FnDef(..)
2093             | ty::FnPtr(_)
2094             | ty::RawPtr(..)
2095             | ty::Char
2096             | ty::Ref(..)
2097             | ty::Generator(..)
2098             | ty::GeneratorWitness(..)
2099             | ty::Array(..)
2100             | ty::Closure(..)
2101             | ty::Never
2102             | ty::Error(_)
2103             // Extern types have metadata = ().
2104             | ty::Foreign(..)
2105             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2106             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2107             | ty::Adt(..)
2108             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2109             // a.k.a. unit type, which is Sized
2110             | ty::Tuple(..) => (tcx.types.unit, false),
2111
2112             ty::Str | ty::Slice(_) => (tcx.types.usize, false),
2113             ty::Dynamic(..) => {
2114                 let dyn_metadata = tcx.require_lang_item(LangItem::DynMetadata, None);
2115                 (tcx.bound_type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()]), false)
2116             },
2117
2118             // type parameters only have unit metadata if they're sized, so return true
2119             // to make sure we double check this during confirmation
2120             ty::Param(_) |  ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) => (tcx.types.unit, true),
2121
2122             ty::Infer(ty::TyVar(_))
2123             | ty::Bound(..)
2124             | ty::Placeholder(..)
2125             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2126                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?} (tail = {:?})", self, tail)
2127             }
2128         }
2129     }
2130
2131     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2132     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2133     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2134     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2135     /// function converts such a special type into the closure
2136     /// kind. To go the other way, use `closure_kind.to_ty(tcx)`.
2137     ///
2138     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2139     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2140     /// inferred. Once upvar inference (in `rustc_hir_analysis/src/check/upvar.rs`)
2141     /// is complete, that type variable will be unified.
2142     pub fn to_opt_closure_kind(self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2143         match self.kind() {
2144             Int(int_ty) => match int_ty {
2145                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2146                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2147                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2148                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2149             },
2150
2151             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2152             // closure type is not yet known
2153             Bound(..) | Infer(_) => None,
2154
2155             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2156
2157             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2158         }
2159     }
2160
2161     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2162     ///
2163     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2164     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2165     ///
2166     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2167     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2168     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2169     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2170     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2171     pub fn is_trivially_sized(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2172         match self.kind() {
2173             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2174             | ty::Uint(_)
2175             | ty::Int(_)
2176             | ty::Bool
2177             | ty::Float(_)
2178             | ty::FnDef(..)
2179             | ty::FnPtr(_)
2180             | ty::RawPtr(..)
2181             | ty::Char
2182             | ty::Ref(..)
2183             | ty::Generator(..)
2184             | ty::GeneratorWitness(..)
2185             | ty::Array(..)
2186             | ty::Closure(..)
2187             | ty::Never
2188             | ty::Error(_) => true,
2189
2190             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2191
2192             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.is_trivially_sized(tcx)),
2193
2194             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).0.is_empty(),
2195
2196             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2197
2198             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2199
2200             ty::Bound(..)
2201             | ty::Placeholder(..)
2202             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2203                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2204             }
2205         }
2206     }
2207
2208     /// Fast path helper for primitives which are always `Copy` and which
2209     /// have a side-effect-free `Clone` impl.
2210     ///
2211     /// Returning true means the type is known to be pure and `Copy+Clone`.
2212     /// Returning `false` means nothing -- could be `Copy`, might not be.
2213     ///
2214     /// This is mostly useful for optimizations, as there are the types
2215     /// on which we can replace cloning with dereferencing.
2216     pub fn is_trivially_pure_clone_copy(self) -> bool {
2217         match self.kind() {
2218             ty::Bool | ty::Char | ty::Never => true,
2219
2220             // These aren't even `Clone`
2221             ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Foreign(..) | ty::Dynamic(..) => false,
2222
2223             ty::Infer(ty::InferTy::FloatVar(_) | ty::InferTy::IntVar(_))
2224             | ty::Int(..)
2225             | ty::Uint(..)
2226             | ty::Float(..) => true,
2227
2228             // The voldemort ZSTs are fine.
2229             ty::FnDef(..) => true,
2230
2231             ty::Array(element_ty, _len) => element_ty.is_trivially_pure_clone_copy(),
2232
2233             // A 100-tuple isn't "trivial", so doing this only for reasonable sizes.
2234             ty::Tuple(field_tys) => {
2235                 field_tys.len() <= 3 && field_tys.iter().all(Self::is_trivially_pure_clone_copy)
2236             }
2237
2238             // Sometimes traits aren't implemented for every ABI or arity,
2239             // because we can't be generic over everything yet.
2240             ty::FnPtr(..) => false,
2241
2242             // Definitely absolutely not copy.
2243             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => false,
2244
2245             // Thin pointers & thin shared references are pure-clone-copy, but for
2246             // anything with custom metadata it might be more complicated.
2247             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Not) | ty::RawPtr(..) => false,
2248
2249             ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => false,
2250
2251             // Might be, but not "trivial" so just giving the safe answer.
2252             ty::Adt(..) | ty::Closure(..) | ty::Opaque(..) => false,
2253
2254             ty::Projection(..) | ty::Param(..) | ty::Infer(..) | ty::Error(..) => false,
2255
2256             ty::Bound(..) | ty::Placeholder(..) => {
2257                 bug!("`is_trivially_pure_clone_copy` applied to unexpected type: {:?}", self);
2258             }
2259         }
2260     }
2261
2262     /// If `self` is a primitive, return its [`Symbol`].
2263     pub fn primitive_symbol(self) -> Option<Symbol> {
2264         match self.kind() {
2265             ty::Bool => Some(sym::bool),
2266             ty::Char => Some(sym::char),
2267             ty::Float(f) => match f {
2268                 ty::FloatTy::F32 => Some(sym::f32),
2269                 ty::FloatTy::F64 => Some(sym::f64),
2270             },
2271             ty::Int(f) => match f {
2272                 ty::IntTy::Isize => Some(sym::isize),
2273                 ty::IntTy::I8 => Some(sym::i8),
2274                 ty::IntTy::I16 => Some(sym::i16),
2275                 ty::IntTy::I32 => Some(sym::i32),
2276                 ty::IntTy::I64 => Some(sym::i64),
2277                 ty::IntTy::I128 => Some(sym::i128),
2278             },
2279             ty::Uint(f) => match f {
2280                 ty::UintTy::Usize => Some(sym::usize),
2281                 ty::UintTy::U8 => Some(sym::u8),
2282                 ty::UintTy::U16 => Some(sym::u16),
2283                 ty::UintTy::U32 => Some(sym::u32),
2284                 ty::UintTy::U64 => Some(sym::u64),
2285                 ty::UintTy::U128 => Some(sym::u128),
2286             },
2287             _ => None,
2288         }
2289     }
2290 }
2291
2292 /// Extra information about why we ended up with a particular variance.
2293 /// This is only used to add more information to error messages, and
2294 /// has no effect on soundness. While choosing the 'wrong' `VarianceDiagInfo`
2295 /// may lead to confusing notes in error messages, it will never cause
2296 /// a miscompilation or unsoundness.
2297 ///
2298 /// When in doubt, use `VarianceDiagInfo::default()`
2299 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2300 pub enum VarianceDiagInfo<'tcx> {
2301     /// No additional information - this is the default.
2302     /// We will not add any additional information to error messages.
2303     #[default]
2304     None,
2305     /// We switched our variance because a generic argument occurs inside
2306     /// the invariant generic argument of another type.
2307     Invariant {
2308         /// The generic type containing the generic parameter
2309         /// that changes the variance (e.g. `*mut T`, `MyStruct<T>`)
2310         ty: Ty<'tcx>,
2311         /// The index of the generic parameter being used
2312         /// (e.g. `0` for `*mut T`, `1` for `MyStruct<'CovariantParam, 'InvariantParam>`)
2313         param_index: u32,
2314     },
2315 }
2316
2317 impl<'tcx> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2318     /// Mirrors `Variance::xform` - used to 'combine' the existing
2319     /// and new `VarianceDiagInfo`s when our variance changes.
2320     pub fn xform(self, other: VarianceDiagInfo<'tcx>) -> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2321         // For now, just use the first `VarianceDiagInfo::Invariant` that we see
2322         match self {
2323             VarianceDiagInfo::None => other,
2324             VarianceDiagInfo::Invariant { .. } => self,
2325         }
2326     }
2327 }