]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/sty.rs
Move things to rustc_type_ir
[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::fold::ValidateBoundVars;
7 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
8 use crate::ty::InferTy::*;
9 use crate::ty::{
10     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Term, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, TypeVisitor,
11 };
12 use crate::ty::{List, ParamEnv};
13 use polonius_engine::Atom;
14 use rustc_data_structures::captures::Captures;
15 use rustc_data_structures::intern::Interned;
16 use rustc_hir as hir;
17 use rustc_hir::def_id::DefId;
18 use rustc_index::vec::Idx;
19 use rustc_macros::HashStable;
20 use rustc_span::symbol::{kw, Symbol};
21 use rustc_target::abi::VariantIdx;
22 use rustc_target::spec::abi;
23 use std::borrow::Cow;
24 use std::cmp::Ordering;
25 use std::fmt;
26 use std::marker::PhantomData;
27 use std::ops::{ControlFlow, Deref, Range};
28 use ty::util::IntTypeExt;
29
30 use rustc_type_ir::TyKind as IrTyKind;
31 pub type TyKind<'tcx> = IrTyKind<ty::TyInterner<'tcx>>;
32 use rustc_type_ir::sty::TyKind::*;
33
34 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
35 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
36 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
37     pub ty: Ty<'tcx>,
38     pub mutbl: hir::Mutability,
39 }
40
41 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
42 #[derive(HashStable)]
43 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
44 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
45 pub struct FreeRegion {
46     pub scope: DefId,
47     pub bound_region: BoundRegionKind,
48 }
49
50 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
51 #[derive(HashStable)]
52 pub enum BoundRegionKind {
53     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
54     BrAnon(u32),
55
56     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
57     ///
58     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
59     /// the event of shadowing.
60     BrNamed(DefId, Symbol),
61
62     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
63     /// to a closure
64     BrEnv,
65 }
66
67 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
68 #[derive(HashStable)]
69 pub struct BoundRegion {
70     pub var: BoundVar,
71     pub kind: BoundRegionKind,
72 }
73
74 impl BoundRegionKind {
75     pub fn is_named(&self) -> bool {
76         match *self {
77             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
78             _ => false,
79         }
80     }
81 }
82
83 /*
84 /// Defines the kinds of types used by the type system.
85 ///
86 /// Types written by the user start out as [hir::TyKind](rustc_hir::TyKind) and get
87 /// converted to this representation using `AstConv::ast_ty_to_ty`.
88 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
89 #[derive(HashStable)]
90 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
91 pub enum TyKind<'tcx> {
92     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
93     Bool,
94
95     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
96     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
97     Char,
98
99     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
100     Int(ty::IntTy),
101
102     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
103     Uint(ty::UintTy),
104
105     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
106     Float(ty::FloatTy),
107
108     /// Algebraic data types (ADT). For example: structures, enumerations and unions.
109     ///
110     /// For example, the type `List<i32>` would be represented using the `AdtDef`
111     /// for `struct List<T>` and the substs `[i32]`.
112     ///
113     /// Note that generic parameters in fields only get lazily substituted
114     /// by using something like `adt_def.all_fields().map(|field| field.ty(tcx, substs))`.
115     Adt(AdtDef<'tcx>, SubstsRef<'tcx>),
116
117     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
118     Foreign(DefId),
119
120     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
121     Str,
122
123     /// An array with the given length. Written as `[T; N]`.
124     Array(Ty<'tcx>, ty::Const<'tcx>),
125
126     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
127     Slice(Ty<'tcx>),
128
129     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
130     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
131
132     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
133     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
134     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
135
136     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
137     /// function has a unique type.
138     ///
139     /// For the function `fn foo() -> i32 { 3 }` this type would be
140     /// shown to the user as `fn() -> i32 {foo}`.
141     ///
142     /// For example the type of `bar` here:
143     /// ```rust
144     /// fn foo() -> i32 { 1 }
145     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
146     /// ```
147     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
148
149     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
150     ///
151     /// Note that both functions and closures start out as either
152     /// [FnDef] or [Closure] which can be then be coerced to this variant.
153     ///
154     /// For example the type of `bar` here:
155     ///
156     /// ```rust
157     /// fn foo() -> i32 { 1 }
158     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
159     /// ```
160     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
161
162     /// A trait object. Written as `dyn for<'b> Trait<'b, Assoc = u32> + Send + 'a`.
163     Dynamic(&'tcx List<Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
164
165     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of `|a| a`.
166     ///
167     /// Closure substs contain both the - potentially substituted - generic parameters
168     /// of its parent and some synthetic parameters. See the documentation for
169     /// [ClosureSubsts] for more details.
170     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
171
172     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
173     /// `|a| yield a`.
174     ///
175     /// For more info about generator substs, visit the documentation for
176     /// [GeneratorSubsts].
177     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
178
179     /// A type representing the types stored inside a generator.
180     /// This should only appear as part of the [GeneratorSubsts].
181     ///
182     /// Note that the captured variables for generators are stored separately
183     /// using a tuple in the same way as for closures.
184     ///
185     /// Unlike upvars, the witness can reference lifetimes from
186     /// inside of the generator itself. To deal with them in
187     /// the type of the generator, we convert them to higher ranked
188     /// lifetimes bound by the witness itself.
189     ///
190     /// Looking at the following example, the witness for this generator
191     /// may end up as something like `for<'a> [Vec<i32>, &'a Vec<i32>]`:
192     ///
193     /// ```ignore UNSOLVED (ask @compiler-errors, should this error? can we just swap the yields?)
194     /// #![feature(generators)]
195     /// |a| {
196     ///     let x = &vec![3];
197     ///     yield a;
198     ///     yield x[0];
199     /// }
200     /// # ;
201     /// ```
202     GeneratorWitness(Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>>),
203
204     /// The never type `!`.
205     Never,
206
207     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
208     Tuple(&'tcx List<Ty<'tcx>>),
209
210     /// The projection of an associated type. For example,
211     /// `<T as Trait<..>>::N`.
212     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
213
214     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
215     ///
216     /// The `DefId` comes either from
217     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
218     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
219     ///
220     /// For RPIT the substitutions are for the generics of the function,
221     /// while for TAIT it is used for the generic parameters of the alias.
222     ///
223     /// During codegen, `tcx.type_of(def_id)` can be used to get the underlying type.
224     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
225
226     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}`.
227     Param(ParamTy),
228
229     /// Bound type variable, used to represent the `'a` in `for<'a> fn(&'a ())`.
230     ///
231     /// For canonical queries, we replace inference variables with bound variables,
232     /// so e.g. when checking whether `&'_ (): Trait<_>` holds, we canonicalize that to
233     /// `for<'a, T> &'a (): Trait<T>` and then convert the introduced bound variables
234     /// back to inference variables in a new inference context when inside of the query.
235     ///
236     /// See the `rustc-dev-guide` for more details about
237     /// [higher-ranked trait bounds][1] and [canonical queries][2].
238     ///
239     /// [1]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
240     /// [2]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/canonical-queries.html
241     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
242
243     /// A placeholder type, used during higher ranked subtyping to instantiate
244     /// bound variables.
245     Placeholder(ty::PlaceholderType),
246
247     /// A type variable used during type checking.
248     ///
249     /// Similar to placeholders, inference variables also live in a universe to
250     /// correctly deal with higher ranked types. Though unlike placeholders,
251     /// that universe is stored in the `InferCtxt` instead of directly
252     /// inside of the type.
253     Infer(InferTy),
254
255     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
256     /// propagated to avoid useless error messages.
257     Error(DelaySpanBugEmitted),
258 }
259 */
260
261 /*
262 impl<'tcx> TyKind<'tcx> {
263     #[inline]
264     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
265         matches!(self, Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_))
266     }
267
268     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
269     pub fn article(&self) -> &'static str {
270         match self {
271             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
272             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
273             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
274             // to not compile felt too harsh.
275             Error(_) => "a",
276             _ => "a",
277         }
278     }
279 }
280 */
281
282 pub trait Article {
283     fn article(&self) -> &'static str;
284 }
285
286 impl<'tcx> Article for TyKind<'tcx> {
287     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
288     fn article(&self) -> &'static str {
289         match self {
290             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
291             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
292             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
293             // to not compile felt too harsh.
294             Error(_) => "a",
295             _ => "a",
296         }
297     }
298 }
299
300 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
301 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
302 static_assert_size!(TyKind<'_>, 32);
303
304 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
305 /// ```ignore (illustrative)
306 /// struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
307 /// ```
308 /// where:
309 ///
310 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
311 ///   in scope on the function that defined the closure,
312 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
313 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
314 ///   `Ty::to_opt_closure_kind` for details.
315 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
316 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
317 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
318 ///   specified above.
319 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
320 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if a U field represents a by-ref upvar,
321 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
322 ///
323 /// So, for example, given this function:
324 /// ```ignore (illustrative)
325 /// fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
326 ///      do(|| data.count += 1)
327 /// }
328 /// ```
329 /// the type of the closure would be something like:
330 /// ```ignore (illustrative)
331 /// struct Closure<'a, T, U>(...U);
332 /// ```
333 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
334 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
335 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
336 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
337 /// instances with the expected upvar types:
338 /// ```ignore (illustrative)
339 /// impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
340 ///     ...
341 /// }
342 /// ```
343 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
344 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
345 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
346 ///
347 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
348 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
349 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
350 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
351 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
352 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
353 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
354 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
355 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
356 /// if one of them happens to be a reference to something that the
357 /// creating fn owns.
358 ///
359 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
360 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
361 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
362 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
363 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
364 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
365 /// out later.
366 ///
367 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
368 /// original function then? The answer is that codegen may need them
369 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
370 /// closure could capture no variables but still make use of some
371 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
372 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
373 ///
374 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
375 /// closures from capturing themselves (except via a trait
376 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
377 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
378 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
379 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
380 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
381 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
382 ///
383 /// ## Generators
384 ///
385 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
386 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
387 /// following type parameters:
388 ///
389 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
390 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
391 ///   inside the generator.
392 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
393 ///   `yield` inside the generator.
394 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
395 ///   completion of the generator.
396 /// * `GW`: The "generator witness".
397 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
398 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
399     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
400     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
401     ///
402     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
403     /// when monomorphizing.
404     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
405 }
406
407 /// Struct returned by `split()`.
408 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
409     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
410     pub closure_kind_ty: T,
411     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
412     pub tupled_upvars_ty: T,
413 }
414
415 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
416     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
417     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
418     pub fn new(
419         tcx: TyCtxt<'tcx>,
420         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
421     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
422         ClosureSubsts {
423             substs: tcx.mk_substs(
424                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
425                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
426                         .iter()
427                         .map(|&ty| ty.into()),
428                 ),
429             ),
430         }
431     }
432
433     /// Divides the closure substs into their respective components.
434     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
435     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
436         match self.substs[..] {
437             [
438                 ref parent_substs @ ..,
439                 closure_kind_ty,
440                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
441                 tupled_upvars_ty,
442             ] => ClosureSubstsParts {
443                 parent_substs,
444                 closure_kind_ty,
445                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
446                 tupled_upvars_ty,
447             },
448             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
449         }
450     }
451
452     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
453     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
454     ///
455     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
456     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
457     pub fn is_valid(self) -> bool {
458         self.substs.len() >= 3
459             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
460     }
461
462     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
463     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
464         self.split().parent_substs
465     }
466
467     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
468     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
469     /// empty iterator is returned.
470     #[inline]
471     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
472         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
473             TyKind::Error(_) => None,
474             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
475             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
476             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
477         }
478         .into_iter()
479         .flatten()
480     }
481
482     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
483     #[inline]
484     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
485         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
486     }
487
488     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
489     /// variable during inference. To get the closure kind during
490     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
491     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
492         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
493     }
494
495     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
496     /// closure.
497     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
498     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
499     // see `rustc_typeck::check::closure`.
500     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
501         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
502     }
503
504     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
505     /// of an inference context, because in that context we know that
506     /// there are no type variables.
507     ///
508     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
509     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
510         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
511     }
512
513     /// Extracts the signature from the closure.
514     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
515         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
516         match ty.kind() {
517             ty::FnPtr(sig) => *sig,
518             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
519         }
520     }
521 }
522
523 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
524 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
525 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
526     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
527 }
528
529 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
530     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
531     pub resume_ty: T,
532     pub yield_ty: T,
533     pub return_ty: T,
534     pub witness: T,
535     pub tupled_upvars_ty: T,
536 }
537
538 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
539     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
540     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
541     pub fn new(
542         tcx: TyCtxt<'tcx>,
543         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
544     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
545         GeneratorSubsts {
546             substs: tcx.mk_substs(
547                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
548                     [
549                         parts.resume_ty,
550                         parts.yield_ty,
551                         parts.return_ty,
552                         parts.witness,
553                         parts.tupled_upvars_ty,
554                     ]
555                     .iter()
556                     .map(|&ty| ty.into()),
557                 ),
558             ),
559         }
560     }
561
562     /// Divides the generator substs into their respective components.
563     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
564     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
565         match self.substs[..] {
566             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
567                 GeneratorSubstsParts {
568                     parent_substs,
569                     resume_ty,
570                     yield_ty,
571                     return_ty,
572                     witness,
573                     tupled_upvars_ty,
574                 }
575             }
576             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
577         }
578     }
579
580     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
581     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
582     ///
583     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
584     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
585     pub fn is_valid(self) -> bool {
586         self.substs.len() >= 5
587             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
588     }
589
590     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
591     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
592         self.split().parent_substs
593     }
594
595     /// This describes the types that can be contained in a generator.
596     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
597     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
598     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
599     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
600     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
601         self.split().witness.expect_ty()
602     }
603
604     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
605     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
606     /// empty iterator is returned.
607     #[inline]
608     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
609         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
610             TyKind::Error(_) => None,
611             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
612             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
613             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
614         }
615         .into_iter()
616         .flatten()
617     }
618
619     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
620     #[inline]
621     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
622         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
623     }
624
625     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
626     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
627         self.split().resume_ty.expect_ty()
628     }
629
630     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
631     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
632         self.split().yield_ty.expect_ty()
633     }
634
635     /// Returns the type representing the return type of the generator.
636     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
637         self.split().return_ty.expect_ty()
638     }
639
640     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
641     /// and return types.
642     ///
643     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
644     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
645     /// function should be removed.
646     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
647         ty::Binder::dummy(self.sig())
648     }
649
650     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
651     /// and return types.
652     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
653         ty::GenSig {
654             resume_ty: self.resume_ty(),
655             yield_ty: self.yield_ty(),
656             return_ty: self.return_ty(),
657         }
658     }
659 }
660
661 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
662     /// Generator has not been resumed yet.
663     pub const UNRESUMED: usize = 0;
664     /// Generator has returned or is completed.
665     pub const RETURNED: usize = 1;
666     /// Generator has been poisoned.
667     pub const POISONED: usize = 2;
668
669     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
670     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
671     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
672
673     /// The valid variant indices of this generator.
674     #[inline]
675     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
676         // FIXME requires optimized MIR
677         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
678         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
679     }
680
681     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
682     /// out of range.
683     #[inline]
684     pub fn discriminant_for_variant(
685         &self,
686         def_id: DefId,
687         tcx: TyCtxt<'tcx>,
688         variant_index: VariantIdx,
689     ) -> Discr<'tcx> {
690         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
691         // the same as the variant index.
692         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
693         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
694     }
695
696     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
697     /// variant indices.
698     #[inline]
699     pub fn discriminants(
700         self,
701         def_id: DefId,
702         tcx: TyCtxt<'tcx>,
703     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
704         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
705             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
706         })
707     }
708
709     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
710     /// variant `v`.
711     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
712         match v.as_usize() {
713             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
714             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
715             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
716             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
717         }
718     }
719
720     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
721     #[inline]
722     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
723         tcx.types.u32
724     }
725
726     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
727     /// It is calculated in rustc_mir_transform::generator::StateTransform.
728     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
729     ///
730     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
731     /// be repeated in multiple variants.
732     #[inline]
733     pub fn state_tys(
734         self,
735         def_id: DefId,
736         tcx: TyCtxt<'tcx>,
737     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
738         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
739         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
740             variant
741                 .iter()
742                 .map(move |field| EarlyBinder(layout.field_tys[*field]).subst(tcx, self.substs))
743         })
744     }
745
746     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
747     /// variant.
748     #[inline]
749     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
750         self.upvar_tys()
751     }
752 }
753
754 #[derive(Debug, Copy, Clone, HashStable)]
755 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
756     Closure(SubstsRef<'tcx>),
757     Generator(SubstsRef<'tcx>),
758 }
759
760 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
761     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
762     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
763     /// empty iterator is returned.
764     #[inline]
765     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
766         let tupled_tys = match self {
767             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
768             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
769         };
770
771         match tupled_tys.kind() {
772             TyKind::Error(_) => None,
773             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
774             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
775             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
776         }
777         .into_iter()
778         .flatten()
779     }
780
781     #[inline]
782     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
783         match self {
784             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
785             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
786         }
787     }
788 }
789
790 /// An inline const is modeled like
791 /// ```ignore (illustrative)
792 /// const InlineConst<'l0...'li, T0...Tj, R>: R;
793 /// ```
794 /// where:
795 ///
796 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
797 ///   inherited from the item that defined the inline const,
798 /// - R represents the type of the constant.
799 ///
800 /// When the inline const is instantiated, `R` is substituted as the actual inferred
801 /// type of the constant. The reason that `R` is represented as an extra type parameter
802 /// is the same reason that [`ClosureSubsts`] have `CS` and `U` as type parameters:
803 /// inline const can reference lifetimes that are internal to the creating function.
804 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
805 pub struct InlineConstSubsts<'tcx> {
806     /// Generic parameters from the enclosing item,
807     /// concatenated with the inferred type of the constant.
808     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
809 }
810
811 /// Struct returned by `split()`.
812 pub struct InlineConstSubstsParts<'tcx, T> {
813     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
814     pub ty: T,
815 }
816
817 impl<'tcx> InlineConstSubsts<'tcx> {
818     /// Construct `InlineConstSubsts` from `InlineConstSubstsParts`.
819     pub fn new(
820         tcx: TyCtxt<'tcx>,
821         parts: InlineConstSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
822     ) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
823         InlineConstSubsts {
824             substs: tcx.mk_substs(
825                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(std::iter::once(parts.ty.into())),
826             ),
827         }
828     }
829
830     /// Divides the inline const substs into their respective components.
831     /// The ordering assumed here must match that used by `InlineConstSubsts::new` above.
832     fn split(self) -> InlineConstSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
833         match self.substs[..] {
834             [ref parent_substs @ .., ty] => InlineConstSubstsParts { parent_substs, ty },
835             _ => bug!("inline const substs missing synthetics"),
836         }
837     }
838
839     /// Returns the substitutions of the inline const's parent.
840     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
841         self.split().parent_substs
842     }
843
844     /// Returns the type of this inline const.
845     pub fn ty(self) -> Ty<'tcx> {
846         self.split().ty.expect_ty()
847     }
848 }
849
850 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
851 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
852 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
853     /// E.g., `Iterator`.
854     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
855     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
856     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
857     /// E.g., `Send`.
858     AutoTrait(DefId),
859 }
860
861 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
862     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
863     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
864     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
865         use self::ExistentialPredicate::*;
866         match (*self, *other) {
867             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
868             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
869                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
870             }
871             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
872                 tcx.def_path_hash(*a).cmp(&tcx.def_path_hash(*b))
873             }
874             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
875             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
876             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
877             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
878         }
879     }
880 }
881
882 impl<'tcx> Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>> {
883     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
884         use crate::ty::ToPredicate;
885         match self.skip_binder() {
886             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
887                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
888             }
889             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
890                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
891             }
892             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
893                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
894                     def_id: did,
895                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
896                 });
897                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
898             }
899         }
900     }
901 }
902
903 impl<'tcx> List<ty::Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>> {
904     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
905     ///
906     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
907     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
908     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
909     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
910     /// object.
911     ///
912     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
913     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
914     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
915     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
916     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
917     /// a rather non-trivial task).
918     ///
919     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
920     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
921     /// are the set `{Sync}`.
922     ///
923     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
924     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
925     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
926     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
927     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
928     /// and destructor.
929     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
930         self[0]
931             .map_bound(|this| match this {
932                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
933                 _ => None,
934             })
935             .transpose()
936     }
937
938     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
939         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
940     }
941
942     #[inline]
943     pub fn projection_bounds<'a>(
944         &'a self,
945     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
946         self.iter().filter_map(|predicate| {
947             predicate
948                 .map_bound(|pred| match pred {
949                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
950                     _ => None,
951                 })
952                 .transpose()
953         })
954     }
955
956     #[inline]
957     pub fn auto_traits<'a>(
958         &'a self,
959     ) -> impl Iterator<Item = DefId> + rustc_data_structures::captures::Captures<'tcx> + 'a {
960         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
961             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
962             _ => None,
963         })
964     }
965 }
966
967 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
968 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
969 /// ```ignore (illustrative)
970 /// T: Foo<U>
971 /// ```
972 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
973 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
974 /// and `U` as parameter 1.
975 ///
976 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
977 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
978 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
979 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
980 pub struct TraitRef<'tcx> {
981     pub def_id: DefId,
982     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
983 }
984
985 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
986     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
987         TraitRef { def_id, substs }
988     }
989
990     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
991     /// are the parameters defined on trait.
992     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>> {
993         ty::Binder::dummy(TraitRef {
994             def_id,
995             substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id),
996         })
997     }
998
999     #[inline]
1000     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1001         self.substs.type_at(0)
1002     }
1003
1004     pub fn from_method(
1005         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1006         trait_id: DefId,
1007         substs: SubstsRef<'tcx>,
1008     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1009         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
1010         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
1011     }
1012 }
1013
1014 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>>;
1015
1016 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
1017     pub fn self_ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1018         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
1019     }
1020
1021     pub fn def_id(&self) -> DefId {
1022         self.skip_binder().def_id
1023     }
1024
1025     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
1026         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate {
1027             trait_ref,
1028             constness: ty::BoundConstness::NotConst,
1029             polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
1030         })
1031     }
1032
1033     /// Same as [`PolyTraitRef::to_poly_trait_predicate`] but sets a negative polarity instead.
1034     pub fn to_poly_trait_predicate_negative_polarity(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
1035         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate {
1036             trait_ref,
1037             constness: ty::BoundConstness::NotConst,
1038             polarity: ty::ImplPolarity::Negative,
1039         })
1040     }
1041 }
1042
1043 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
1044 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
1045 /// ```ignore (illustrative)
1046 /// exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
1047 /// ```
1048 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
1049 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
1050 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1051 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1052 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
1053     pub def_id: DefId,
1054     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1055 }
1056
1057 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
1058     pub fn erase_self_ty(
1059         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1060         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
1061     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1062         // Assert there is a Self.
1063         trait_ref.substs.type_at(0);
1064
1065         ty::ExistentialTraitRef {
1066             def_id: trait_ref.def_id,
1067             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
1068         }
1069     }
1070
1071     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
1072     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
1073     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
1074     /// or some placeholder type.
1075     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1076         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
1077         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1078
1079         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
1080     }
1081 }
1082
1083 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>;
1084
1085 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
1086     pub fn def_id(&self) -> DefId {
1087         self.skip_binder().def_id
1088     }
1089
1090     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
1091     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
1092     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
1093     /// or some placeholder type.
1094     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
1095         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
1096     }
1097 }
1098
1099 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
1100 #[derive(Encodable, Decodable, HashStable)]
1101 pub struct EarlyBinder<T>(pub T);
1102
1103 impl<T> EarlyBinder<T> {
1104     pub fn as_ref(&self) -> EarlyBinder<&T> {
1105         EarlyBinder(&self.0)
1106     }
1107
1108     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> EarlyBinder<U>
1109     where
1110         F: FnOnce(&T) -> U,
1111     {
1112         self.as_ref().map_bound(f)
1113     }
1114
1115     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> EarlyBinder<U>
1116     where
1117         F: FnOnce(T) -> U,
1118     {
1119         let value = f(self.0);
1120         EarlyBinder(value)
1121     }
1122
1123     pub fn try_map_bound<F, U, E>(self, f: F) -> Result<EarlyBinder<U>, E>
1124     where
1125         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
1126     {
1127         let value = f(self.0)?;
1128         Ok(EarlyBinder(value))
1129     }
1130 }
1131
1132 impl<T> EarlyBinder<Option<T>> {
1133     pub fn transpose(self) -> Option<EarlyBinder<T>> {
1134         self.0.map(|v| EarlyBinder(v))
1135     }
1136 }
1137
1138 impl<T, U> EarlyBinder<(T, U)> {
1139     pub fn transpose_tuple2(self) -> (EarlyBinder<T>, EarlyBinder<U>) {
1140         (EarlyBinder(self.0.0), EarlyBinder(self.0.1))
1141     }
1142 }
1143
1144 pub struct EarlyBinderIter<T> {
1145     t: T,
1146 }
1147
1148 impl<T: IntoIterator> EarlyBinder<T> {
1149     pub fn transpose_iter(self) -> EarlyBinderIter<T::IntoIter> {
1150         EarlyBinderIter { t: self.0.into_iter() }
1151     }
1152 }
1153
1154 impl<T: Iterator> Iterator for EarlyBinderIter<T> {
1155     type Item = EarlyBinder<T::Item>;
1156
1157     fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
1158         self.t.next().map(|i| EarlyBinder(i))
1159     }
1160 }
1161
1162 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1163 #[derive(HashStable)]
1164 pub enum BoundVariableKind {
1165     Ty(BoundTyKind),
1166     Region(BoundRegionKind),
1167     Const,
1168 }
1169
1170 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
1171 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
1172 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
1173 /// Binder<'tcx, TraitRef>`). Note that when we instantiate,
1174 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
1175 /// type from `Binder<'tcx, T>` to just `T` (see
1176 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
1177 ///
1178 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
1179 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
1180 pub struct Binder<'tcx, T>(T, &'tcx List<BoundVariableKind>);
1181
1182 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T>
1183 where
1184     T: TypeFoldable<'tcx>,
1185 {
1186     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
1187     /// contain any bound vars that would be bound by the
1188     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
1189     /// different binding level.
1190     pub fn dummy(value: T) -> Binder<'tcx, T> {
1191         assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
1192         Binder(value, ty::List::empty())
1193     }
1194
1195     pub fn bind_with_vars(value: T, vars: &'tcx List<BoundVariableKind>) -> Binder<'tcx, T> {
1196         if cfg!(debug_assertions) {
1197             let mut validator = ValidateBoundVars::new(vars);
1198             value.visit_with(&mut validator);
1199         }
1200         Binder(value, vars)
1201     }
1202 }
1203
1204 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T> {
1205     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
1206     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
1207     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
1208     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1209     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1210     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1211     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1212     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1213     /// regions, or you are being very careful about your depth
1214     /// accounting.
1215     ///
1216     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1217     ///
1218     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1219     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1220     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1221     pub fn skip_binder(self) -> T {
1222         self.0
1223     }
1224
1225     pub fn bound_vars(&self) -> &'tcx List<BoundVariableKind> {
1226         self.1
1227     }
1228
1229     pub fn as_ref(&self) -> Binder<'tcx, &T> {
1230         Binder(&self.0, self.1)
1231     }
1232
1233     pub fn map_bound_ref_unchecked<F, U>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1234     where
1235         F: FnOnce(&T) -> U,
1236     {
1237         let value = f(&self.0);
1238         Binder(value, self.1)
1239     }
1240
1241     pub fn map_bound_ref<F, U: TypeFoldable<'tcx>>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1242     where
1243         F: FnOnce(&T) -> U,
1244     {
1245         self.as_ref().map_bound(f)
1246     }
1247
1248     pub fn map_bound<F, U: TypeFoldable<'tcx>>(self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1249     where
1250         F: FnOnce(T) -> U,
1251     {
1252         let value = f(self.0);
1253         if cfg!(debug_assertions) {
1254             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1255             value.visit_with(&mut validator);
1256         }
1257         Binder(value, self.1)
1258     }
1259
1260     pub fn try_map_bound<F, U: TypeFoldable<'tcx>, E>(self, f: F) -> Result<Binder<'tcx, U>, E>
1261     where
1262         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
1263     {
1264         let value = f(self.0)?;
1265         if cfg!(debug_assertions) {
1266             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1267             value.visit_with(&mut validator);
1268         }
1269         Ok(Binder(value, self.1))
1270     }
1271
1272     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1273     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1274     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1275     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1276     ///
1277     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1278     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1279     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1280     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1281     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<'tcx, U>
1282     where
1283         U: TypeFoldable<'tcx>,
1284     {
1285         if cfg!(debug_assertions) {
1286             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.bound_vars());
1287             value.visit_with(&mut validator);
1288         }
1289         Binder(value, self.1)
1290     }
1291
1292     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1293     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1294     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1295     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1296     ///
1297     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1298     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1299     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1300     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1301     /// would not be that useful.)
1302     pub fn no_bound_vars(self) -> Option<T>
1303     where
1304         T: TypeFoldable<'tcx>,
1305     {
1306         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1307     }
1308
1309     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1310     /// level as the original, returning two distinct binders.
1311     ///
1312     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1313     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1314     /// bound in the resulting return values.
1315     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<'tcx, U>, Binder<'tcx, V>)
1316     where
1317         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1318     {
1319         let (u, v) = f(self.0);
1320         (Binder(u, self.1), Binder(v, self.1))
1321     }
1322 }
1323
1324 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, Option<T>> {
1325     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<'tcx, T>> {
1326         let bound_vars = self.1;
1327         self.0.map(|v| Binder(v, bound_vars))
1328     }
1329 }
1330
1331 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1332 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1333 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1334 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1335 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1336     /// The parameters of the associated item.
1337     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1338
1339     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1340     ///
1341     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1342     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1343     pub item_def_id: DefId,
1344 }
1345
1346 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1347     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1348         tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id()
1349     }
1350
1351     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1352     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1353     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1354     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1355         &self,
1356         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1357     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1358         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1359         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1360         (
1361             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1362             &self.substs[trait_generics.count()..],
1363         )
1364     }
1365
1366     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1367     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1368     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1369     ///
1370     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1371     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1372     /// as well.
1373     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1374         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1375         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1376     }
1377
1378     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1379         self.substs.type_at(0)
1380     }
1381 }
1382
1383 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1384 pub struct GenSig<'tcx> {
1385     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1386     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1387     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1388 }
1389
1390 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<'tcx, GenSig<'tcx>>;
1391
1392 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1393 /// decided to use to refer to the input/output types.
1394 ///
1395 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1396 /// - `output`: is the return type.
1397 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1398 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1399 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1400 pub struct FnSig<'tcx> {
1401     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1402     pub c_variadic: bool,
1403     pub unsafety: hir::Unsafety,
1404     pub abi: abi::Abi,
1405 }
1406
1407 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1408     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1409         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1410     }
1411
1412     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1413         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1414     }
1415
1416     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1417     // method.
1418     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1419         FnSig {
1420             inputs_and_output: List::empty(),
1421             c_variadic: false,
1422             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1423             abi: abi::Abi::Rust,
1424         }
1425     }
1426 }
1427
1428 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>;
1429
1430 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1431     #[inline]
1432     pub fn inputs(&self) -> Binder<'tcx, &'tcx [Ty<'tcx>]> {
1433         self.map_bound_ref_unchecked(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1434     }
1435     #[inline]
1436     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1437         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1438     }
1439     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1440         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1441     }
1442     #[inline]
1443     pub fn output(&self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1444         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1445     }
1446     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1447         self.skip_binder().c_variadic
1448     }
1449     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1450         self.skip_binder().unsafety
1451     }
1452     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1453         self.skip_binder().abi
1454     }
1455 }
1456
1457 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>>;
1458
1459 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1460 #[derive(HashStable)]
1461 pub struct ParamTy {
1462     pub index: u32,
1463     pub name: Symbol,
1464 }
1465
1466 impl<'tcx> ParamTy {
1467     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1468         ParamTy { index, name }
1469     }
1470
1471     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1472         ParamTy::new(def.index, def.name)
1473     }
1474
1475     #[inline]
1476     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1477         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1478     }
1479 }
1480
1481 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1482 #[derive(HashStable)]
1483 pub struct ParamConst {
1484     pub index: u32,
1485     pub name: Symbol,
1486 }
1487
1488 impl ParamConst {
1489     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1490         ParamConst { index, name }
1491     }
1492
1493     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1494         ParamConst::new(def.index, def.name)
1495     }
1496 }
1497
1498 /// Use this rather than `RegionKind`, whenever possible.
1499 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, HashStable)]
1500 #[rustc_pass_by_value]
1501 pub struct Region<'tcx>(pub Interned<'tcx, RegionKind>);
1502
1503 impl<'tcx> Deref for Region<'tcx> {
1504     type Target = RegionKind;
1505
1506     fn deref(&self) -> &RegionKind {
1507         &self.0.0
1508     }
1509 }
1510
1511 impl<'tcx> fmt::Debug for Region<'tcx> {
1512     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1513         write!(f, "{:?}", self.kind())
1514     }
1515 }
1516
1517 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1518 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1519 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1520 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_const_eval::borrow_check`
1521 /// module for more information.
1522 ///
1523 /// Note: operations are on the wrapper `Region` type, which is interned,
1524 /// rather than this type.
1525 ///
1526 /// ## The Region lattice within a given function
1527 ///
1528 /// In general, the region lattice looks like
1529 ///
1530 /// ```text
1531 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1532 /// |                |              |
1533 /// early-bound and  |              |
1534 /// free regions     |              |
1535 /// |                |              |
1536 /// |                |              |
1537 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1538 /// |            /                  |
1539 /// |           /         placeholder(Un)
1540 /// empty(U1) --         /
1541 /// |                   /
1542 /// ...                /
1543 /// |                 /
1544 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1545 /// ```
1546 ///
1547 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1548 /// function declaration. They have relationships to one another
1549 /// determined based on the declared relationships from the
1550 /// function.
1551 ///
1552 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1553 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1554 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1555 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1556 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1557 /// regions.
1558 ///
1559 /// ## Inference variables
1560 ///
1561 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1562 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1563 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1564 /// lattice above (the minimal region that meets the
1565 /// constraints).
1566 ///
1567 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1568 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1569 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1570 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1571 /// case.
1572 ///
1573 /// ## Bound Regions
1574 ///
1575 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1576 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1577 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1578 /// and are substituted by an `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1579 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1580 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1581 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1582 ///
1583 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1584 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1585 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1586 /// or region variables).
1587 ///
1588 /// ## Placeholder and Free Regions
1589 ///
1590 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1591 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1592 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1593 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1594 /// assumed without being checked.
1595 ///
1596 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1597 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1598 ///
1599 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1600 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1601 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1602 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1603 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1604 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1605 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1606 ///
1607 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1608 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1609 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1610 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1611 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1612 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1613 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1614 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1615 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1616 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1617 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1618 /// by the [rustc dev guide].
1619 ///
1620 /// [1]: https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1621 /// [2]: https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1622 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1623 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1624 pub enum RegionKind {
1625     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1626     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1627     /// parameters are substituted.
1628     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1629
1630     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1631     /// function is called.
1632     ReLateBound(ty::DebruijnIndex, BoundRegion),
1633
1634     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1635     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1636     /// region parameters.
1637     ReFree(FreeRegion),
1638
1639     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1640     ReStatic,
1641
1642     /// A region variable. Should not exist outside of type inference.
1643     ReVar(RegionVid),
1644
1645     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1646     /// Should not exist outside of type inference.
1647     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1648
1649     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1650     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1651     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1652     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1653     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1654     /// from `U`.
1655     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1656
1657     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1658     ReErased,
1659 }
1660
1661 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1662 pub struct EarlyBoundRegion {
1663     pub def_id: DefId,
1664     pub index: u32,
1665     pub name: Symbol,
1666 }
1667
1668 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1669 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1670 pub struct ConstVid<'tcx> {
1671     pub index: u32,
1672     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1673 }
1674
1675 rustc_index::newtype_index! {
1676     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1677     pub struct RegionVid {
1678         DEBUG_FORMAT = custom,
1679     }
1680 }
1681
1682 impl Atom for RegionVid {
1683     fn index(self) -> usize {
1684         Idx::index(self)
1685     }
1686 }
1687
1688 rustc_index::newtype_index! {
1689     pub struct BoundVar { .. }
1690 }
1691
1692 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1693 #[derive(HashStable)]
1694 pub struct BoundTy {
1695     pub var: BoundVar,
1696     pub kind: BoundTyKind,
1697 }
1698
1699 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1700 #[derive(HashStable)]
1701 pub enum BoundTyKind {
1702     Anon,
1703     Param(Symbol),
1704 }
1705
1706 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1707     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1708         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1709     }
1710 }
1711
1712 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1713 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1714 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1715 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1716     pub item_def_id: DefId,
1717     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1718     pub term: Term<'tcx>,
1719 }
1720
1721 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>;
1722
1723 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1724     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1725     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1726     /// then this function would return an `exists T. T: Iterator` existential trait
1727     /// reference.
1728     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1729         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1730         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1731         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1732         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1733     }
1734
1735     pub fn with_self_ty(
1736         &self,
1737         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1738         self_ty: Ty<'tcx>,
1739     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1740         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1741         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1742
1743         ty::ProjectionPredicate {
1744             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1745                 item_def_id: self.item_def_id,
1746                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1747             },
1748             term: self.term,
1749         }
1750     }
1751
1752     pub fn erase_self_ty(
1753         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1754         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1755     ) -> Self {
1756         // Assert there is a Self.
1757         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1758
1759         Self {
1760             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1761             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1762             term: projection_predicate.term,
1763         }
1764     }
1765 }
1766
1767 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1768     pub fn with_self_ty(
1769         &self,
1770         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1771         self_ty: Ty<'tcx>,
1772     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1773         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1774     }
1775
1776     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1777         self.skip_binder().item_def_id
1778     }
1779 }
1780
1781 /// Region utilities
1782 impl<'tcx> Region<'tcx> {
1783     pub fn kind(self) -> RegionKind {
1784         *self.0.0
1785     }
1786
1787     /// Is this region named by the user?
1788     pub fn has_name(self) -> bool {
1789         match *self {
1790             ty::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1791             ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1792             ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1793             ty::ReStatic => true,
1794             ty::ReVar(..) => false,
1795             ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1796             ty::ReEmpty(_) => false,
1797             ty::ReErased => false,
1798         }
1799     }
1800
1801     #[inline]
1802     pub fn is_static(self) -> bool {
1803         matches!(*self, ty::ReStatic)
1804     }
1805
1806     #[inline]
1807     pub fn is_erased(self) -> bool {
1808         matches!(*self, ty::ReErased)
1809     }
1810
1811     #[inline]
1812     pub fn is_late_bound(self) -> bool {
1813         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1814     }
1815
1816     #[inline]
1817     pub fn is_placeholder(self) -> bool {
1818         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1819     }
1820
1821     #[inline]
1822     pub fn is_empty(self) -> bool {
1823         matches!(*self, ty::ReEmpty(..))
1824     }
1825
1826     #[inline]
1827     pub fn bound_at_or_above_binder(self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1828         match *self {
1829             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1830             _ => false,
1831         }
1832     }
1833
1834     pub fn type_flags(self) -> TypeFlags {
1835         let mut flags = TypeFlags::empty();
1836
1837         match *self {
1838             ty::ReVar(..) => {
1839                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1840                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1841                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1842             }
1843             ty::RePlaceholder(..) => {
1844                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1845                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1846                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1847             }
1848             ty::ReEarlyBound(..) => {
1849                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1850                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1851                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1852             }
1853             ty::ReFree { .. } => {
1854                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1855                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1856             }
1857             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1858                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1859             }
1860             ty::ReLateBound(..) => {
1861                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1862             }
1863             ty::ReErased => {
1864                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1865             }
1866         }
1867
1868         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1869
1870         flags
1871     }
1872
1873     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1874     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1875     ///
1876     /// ```ignore (illustrative)
1877     /// impl<'a> Foo {
1878     /// //   ^^ -- early bound, declared on an impl
1879     ///
1880     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1881     /// //         ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1882     /// //         |   early-bound, appears in where-clauses
1883     /// //         late-bound, appears only in fn args
1884     ///     {..}
1885     /// }
1886     /// ```
1887     ///
1888     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1889     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1890     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1891     /// function might return the `DefId` of a closure.
1892     pub fn free_region_binding_scope(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1893         match *self {
1894             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id),
1895             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1896             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1897         }
1898     }
1899 }
1900
1901 /// Type utilities
1902 impl<'tcx> Ty<'tcx> {
1903     #[inline(always)]
1904     pub fn kind(self) -> &'tcx TyKind<'tcx> {
1905         &self.0.0.kind
1906     }
1907
1908     #[inline(always)]
1909     pub fn flags(self) -> TypeFlags {
1910         self.0.0.flags
1911     }
1912
1913     #[inline]
1914     pub fn is_unit(self) -> bool {
1915         match self.kind() {
1916             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1917             _ => false,
1918         }
1919     }
1920
1921     #[inline]
1922     pub fn is_never(self) -> bool {
1923         matches!(self.kind(), Never)
1924     }
1925
1926     #[inline]
1927     pub fn is_primitive(self) -> bool {
1928         self.kind().is_primitive()
1929     }
1930
1931     #[inline]
1932     pub fn is_adt(self) -> bool {
1933         matches!(self.kind(), Adt(..))
1934     }
1935
1936     #[inline]
1937     pub fn is_ref(self) -> bool {
1938         matches!(self.kind(), Ref(..))
1939     }
1940
1941     #[inline]
1942     pub fn is_ty_var(self) -> bool {
1943         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1944     }
1945
1946     #[inline]
1947     pub fn ty_vid(self) -> Option<ty::TyVid> {
1948         match self.kind() {
1949             &Infer(TyVar(vid)) => Some(vid),
1950             _ => None,
1951         }
1952     }
1953
1954     #[inline]
1955     pub fn is_ty_infer(self) -> bool {
1956         matches!(self.kind(), Infer(_))
1957     }
1958
1959     #[inline]
1960     pub fn is_phantom_data(self) -> bool {
1961         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1962     }
1963
1964     #[inline]
1965     pub fn is_bool(self) -> bool {
1966         *self.kind() == Bool
1967     }
1968
1969     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1970     #[inline]
1971     pub fn is_str(self) -> bool {
1972         *self.kind() == Str
1973     }
1974
1975     #[inline]
1976     pub fn is_param(self, index: u32) -> bool {
1977         match self.kind() {
1978             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1979             _ => false,
1980         }
1981     }
1982
1983     #[inline]
1984     pub fn is_slice(self) -> bool {
1985         matches!(self.kind(), Slice(_))
1986     }
1987
1988     #[inline]
1989     pub fn is_array_slice(self) -> bool {
1990         match self.kind() {
1991             Slice(_) => true,
1992             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_)),
1993             _ => false,
1994         }
1995     }
1996
1997     #[inline]
1998     pub fn is_array(self) -> bool {
1999         matches!(self.kind(), Array(..))
2000     }
2001
2002     #[inline]
2003     pub fn is_simd(self) -> bool {
2004         match self.kind() {
2005             Adt(def, _) => def.repr().simd(),
2006             _ => false,
2007         }
2008     }
2009
2010     pub fn sequence_element_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2011         match self.kind() {
2012             Array(ty, _) | Slice(ty) => *ty,
2013             Str => tcx.types.u8,
2014             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
2015         }
2016     }
2017
2018     pub fn expect_opaque_type(self) -> ty::OpaqueTypeKey<'tcx> {
2019         match *self.kind() {
2020             Opaque(def_id, substs) => ty::OpaqueTypeKey { def_id, substs },
2021             _ => bug!("`expect_opaque_type` called on non-opaque type: {}", self),
2022         }
2023     }
2024
2025     pub fn simd_size_and_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
2026         match self.kind() {
2027             Adt(def, substs) => {
2028                 assert!(def.repr().simd(), "`simd_size_and_type` called on non-SIMD type");
2029                 let variant = def.non_enum_variant();
2030                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
2031
2032                 match f0_ty.kind() {
2033                     // If the first field is an array, we assume it is the only field and its
2034                     // elements are the SIMD components.
2035                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
2036                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
2037                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
2038                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
2039                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
2040                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, *f0_elem_ty)
2041                     }
2042                     // Otherwise, the fields of this Adt are the SIMD components (and we assume they
2043                     // all have the same type).
2044                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
2045                 }
2046             }
2047             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
2048         }
2049     }
2050
2051     #[inline]
2052     pub fn is_region_ptr(self) -> bool {
2053         matches!(self.kind(), Ref(..))
2054     }
2055
2056     #[inline]
2057     pub fn is_mutable_ptr(self) -> bool {
2058         matches!(
2059             self.kind(),
2060             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
2061                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
2062         )
2063     }
2064
2065     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
2066     #[inline]
2067     pub fn ref_mutability(self) -> Option<hir::Mutability> {
2068         match self.kind() {
2069             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
2070             _ => None,
2071         }
2072     }
2073
2074     #[inline]
2075     pub fn is_unsafe_ptr(self) -> bool {
2076         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
2077     }
2078
2079     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
2080     #[inline]
2081     pub fn is_any_ptr(self) -> bool {
2082         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
2083     }
2084
2085     #[inline]
2086     pub fn is_box(self) -> bool {
2087         match self.kind() {
2088             Adt(def, _) => def.is_box(),
2089             _ => false,
2090         }
2091     }
2092
2093     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
2094     pub fn boxed_ty(self) -> Ty<'tcx> {
2095         match self.kind() {
2096             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
2097             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
2098         }
2099     }
2100
2101     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
2102     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
2103     /// contents are abstract to rustc.)
2104     #[inline]
2105     pub fn is_scalar(self) -> bool {
2106         matches!(
2107             self.kind(),
2108             Bool | Char
2109                 | Int(_)
2110                 | Float(_)
2111                 | Uint(_)
2112                 | FnDef(..)
2113                 | FnPtr(_)
2114                 | RawPtr(_)
2115                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
2116         )
2117     }
2118
2119     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
2120     #[inline]
2121     pub fn is_floating_point(self) -> bool {
2122         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
2123     }
2124
2125     #[inline]
2126     pub fn is_trait(self) -> bool {
2127         matches!(self.kind(), Dynamic(..))
2128     }
2129
2130     #[inline]
2131     pub fn is_enum(self) -> bool {
2132         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_enum())
2133     }
2134
2135     #[inline]
2136     pub fn is_union(self) -> bool {
2137         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_union())
2138     }
2139
2140     #[inline]
2141     pub fn is_closure(self) -> bool {
2142         matches!(self.kind(), Closure(..))
2143     }
2144
2145     #[inline]
2146     pub fn is_generator(self) -> bool {
2147         matches!(self.kind(), Generator(..))
2148     }
2149
2150     #[inline]
2151     pub fn is_integral(self) -> bool {
2152         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
2153     }
2154
2155     #[inline]
2156     pub fn is_fresh_ty(self) -> bool {
2157         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
2158     }
2159
2160     #[inline]
2161     pub fn is_fresh(self) -> bool {
2162         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
2163     }
2164
2165     #[inline]
2166     pub fn is_char(self) -> bool {
2167         matches!(self.kind(), Char)
2168     }
2169
2170     #[inline]
2171     pub fn is_numeric(self) -> bool {
2172         self.is_integral() || self.is_floating_point()
2173     }
2174
2175     #[inline]
2176     pub fn is_signed(self) -> bool {
2177         matches!(self.kind(), Int(_))
2178     }
2179
2180     #[inline]
2181     pub fn is_ptr_sized_integral(self) -> bool {
2182         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
2183     }
2184
2185     #[inline]
2186     pub fn has_concrete_skeleton(self) -> bool {
2187         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
2188     }
2189
2190     /// Checks whether a type recursively contains another type
2191     ///
2192     /// Example: `Option<()>` contains `()`
2193     pub fn contains(self, other: Ty<'tcx>) -> bool {
2194         struct ContainsTyVisitor<'tcx>(Ty<'tcx>);
2195
2196         impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for ContainsTyVisitor<'tcx> {
2197             type BreakTy = ();
2198
2199             fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
2200                 if self.0 == t { ControlFlow::BREAK } else { t.super_visit_with(self) }
2201             }
2202         }
2203
2204         let cf = self.visit_with(&mut ContainsTyVisitor(other));
2205         cf.is_break()
2206     }
2207
2208     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
2209     ///
2210     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
2211     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
2212     pub fn builtin_deref(self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
2213         match self.kind() {
2214             Adt(def, _) if def.is_box() => {
2215                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
2216             }
2217             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty: *ty, mutbl: *mutbl }),
2218             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
2219             _ => None,
2220         }
2221     }
2222
2223     /// Returns the type of `ty[i]`.
2224     pub fn builtin_index(self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2225         match self.kind() {
2226             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(*ty),
2227             _ => None,
2228         }
2229     }
2230
2231     pub fn fn_sig(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2232         match self.kind() {
2233             FnDef(def_id, substs) => tcx.bound_fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
2234             FnPtr(f) => *f,
2235             Error(_) => {
2236                 // ignore errors (#54954)
2237                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2238             }
2239             Closure(..) => bug!(
2240                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2241             ),
2242             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2243         }
2244     }
2245
2246     #[inline]
2247     pub fn is_fn(self) -> bool {
2248         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
2249     }
2250
2251     #[inline]
2252     pub fn is_fn_ptr(self) -> bool {
2253         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
2254     }
2255
2256     #[inline]
2257     pub fn is_impl_trait(self) -> bool {
2258         matches!(self.kind(), Opaque(..))
2259     }
2260
2261     #[inline]
2262     pub fn ty_adt_def(self) -> Option<AdtDef<'tcx>> {
2263         match self.kind() {
2264             Adt(adt, _) => Some(*adt),
2265             _ => None,
2266         }
2267     }
2268
2269     /// Iterates over tuple fields.
2270     /// Panics when called on anything but a tuple.
2271     #[inline]
2272     pub fn tuple_fields(self) -> &'tcx List<Ty<'tcx>> {
2273         match self.kind() {
2274             Tuple(substs) => substs,
2275             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2276         }
2277     }
2278
2279     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2280     //
2281     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2282     #[inline]
2283     pub fn variant_range(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2284         match self.kind() {
2285             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2286             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2287                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2288             }
2289             _ => None,
2290         }
2291     }
2292
2293     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2294     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2295     //
2296     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2297     #[inline]
2298     pub fn discriminant_for_variant(
2299         self,
2300         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2301         variant_index: VariantIdx,
2302     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2303         match self.kind() {
2304             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants().is_empty() => {
2305                 // This can actually happen during CTFE, see
2306                 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/89765.
2307                 None
2308             }
2309             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2310                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2311             }
2312             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2313                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2314             }
2315             _ => None,
2316         }
2317     }
2318
2319     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2320     pub fn discriminant_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2321         match self.kind() {
2322             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr().discr_type().to_ty(tcx),
2323             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2324
2325             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2326                 let assoc_items = tcx.associated_item_def_ids(
2327                     tcx.require_lang_item(hir::LangItem::DiscriminantKind, None),
2328                 );
2329                 tcx.mk_projection(assoc_items[0], tcx.intern_substs(&[self.into()]))
2330             }
2331
2332             ty::Bool
2333             | ty::Char
2334             | ty::Int(_)
2335             | ty::Uint(_)
2336             | ty::Float(_)
2337             | ty::Adt(..)
2338             | ty::Foreign(_)
2339             | ty::Str
2340             | ty::Array(..)
2341             | ty::Slice(_)
2342             | ty::RawPtr(_)
2343             | ty::Ref(..)
2344             | ty::FnDef(..)
2345             | ty::FnPtr(..)
2346             | ty::Dynamic(..)
2347             | ty::Closure(..)
2348             | ty::GeneratorWitness(..)
2349             | ty::Never
2350             | ty::Tuple(_)
2351             | ty::Error(_)
2352             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2353
2354             ty::Bound(..)
2355             | ty::Placeholder(_)
2356             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2357                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2358             }
2359         }
2360     }
2361
2362     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type,
2363     /// and a boolean signifying if this is conditional on this type being `Sized`.
2364     pub fn ptr_metadata_ty(
2365         self,
2366         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2367         normalize: impl FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
2368     ) -> (Ty<'tcx>, bool) {
2369         let tail = tcx.struct_tail_with_normalize(self, normalize, || {});
2370         match tail.kind() {
2371             // Sized types
2372             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2373             | ty::Uint(_)
2374             | ty::Int(_)
2375             | ty::Bool
2376             | ty::Float(_)
2377             | ty::FnDef(..)
2378             | ty::FnPtr(_)
2379             | ty::RawPtr(..)
2380             | ty::Char
2381             | ty::Ref(..)
2382             | ty::Generator(..)
2383             | ty::GeneratorWitness(..)
2384             | ty::Array(..)
2385             | ty::Closure(..)
2386             | ty::Never
2387             | ty::Error(_)
2388             // Extern types have metadata = ().
2389             | ty::Foreign(..)
2390             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2391             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2392             | ty::Adt(..)
2393             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2394             // a.k.a. unit type, which is Sized
2395             | ty::Tuple(..) => (tcx.types.unit, false),
2396
2397             ty::Str | ty::Slice(_) => (tcx.types.usize, false),
2398             ty::Dynamic(..) => {
2399                 let dyn_metadata = tcx.lang_items().dyn_metadata().unwrap();
2400                 (tcx.bound_type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()]), false)
2401             },
2402
2403             // type parameters only have unit metadata if they're sized, so return true
2404             // to make sure we double check this during confirmation
2405             ty::Param(_) |  ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) => (tcx.types.unit, true),
2406
2407             ty::Infer(ty::TyVar(_))
2408             | ty::Bound(..)
2409             | ty::Placeholder(..)
2410             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2411                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?} (tail = {:?})", self, tail)
2412             }
2413         }
2414     }
2415
2416     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2417     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2418     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2419     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2420     /// function converts such a special type into the closure
2421     /// kind. To go the other way, use
2422     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2423     ///
2424     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2425     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2426     /// inferred. Once upvar inference (in `rustc_typeck/src/check/upvar.rs`)
2427     /// is complete, that type variable will be unified.
2428     pub fn to_opt_closure_kind(self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2429         match self.kind() {
2430             Int(int_ty) => match int_ty {
2431                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2432                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2433                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2434                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2435             },
2436
2437             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2438             // closure type is not yet known
2439             Bound(..) | Infer(_) => None,
2440
2441             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2442
2443             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2444         }
2445     }
2446
2447     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2448     ///
2449     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2450     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2451     ///
2452     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2453     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2454     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2455     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2456     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2457     pub fn is_trivially_sized(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2458         match self.kind() {
2459             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2460             | ty::Uint(_)
2461             | ty::Int(_)
2462             | ty::Bool
2463             | ty::Float(_)
2464             | ty::FnDef(..)
2465             | ty::FnPtr(_)
2466             | ty::RawPtr(..)
2467             | ty::Char
2468             | ty::Ref(..)
2469             | ty::Generator(..)
2470             | ty::GeneratorWitness(..)
2471             | ty::Array(..)
2472             | ty::Closure(..)
2473             | ty::Never
2474             | ty::Error(_) => true,
2475
2476             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2477
2478             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.is_trivially_sized(tcx)),
2479
2480             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2481
2482             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2483
2484             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2485
2486             ty::Bound(..)
2487             | ty::Placeholder(..)
2488             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2489                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2490             }
2491         }
2492     }
2493
2494     /// Fast path helper for primitives which are always `Copy` and which
2495     /// have a side-effect-free `Clone` impl.
2496     ///
2497     /// Returning true means the type is known to be pure and `Copy+Clone`.
2498     /// Returning `false` means nothing -- could be `Copy`, might not be.
2499     ///
2500     /// This is mostly useful for optimizations, as there are the types
2501     /// on which we can replace cloning with dereferencing.
2502     pub fn is_trivially_pure_clone_copy(self) -> bool {
2503         match self.kind() {
2504             ty::Bool | ty::Char | ty::Never => true,
2505
2506             // These aren't even `Clone`
2507             ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Foreign(..) | ty::Dynamic(..) => false,
2508
2509             ty::Int(..) | ty::Uint(..) | ty::Float(..) => true,
2510
2511             // The voldemort ZSTs are fine.
2512             ty::FnDef(..) => true,
2513
2514             ty::Array(element_ty, _len) => element_ty.is_trivially_pure_clone_copy(),
2515
2516             // A 100-tuple isn't "trivial", so doing this only for reasonable sizes.
2517             ty::Tuple(field_tys) => {
2518                 field_tys.len() <= 3 && field_tys.iter().all(Self::is_trivially_pure_clone_copy)
2519             }
2520
2521             // Sometimes traits aren't implemented for every ABI or arity,
2522             // because we can't be generic over everything yet.
2523             ty::FnPtr(..) => false,
2524
2525             // Definitely absolutely not copy.
2526             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => false,
2527
2528             // Thin pointers & thin shared references are pure-clone-copy, but for
2529             // anything with custom metadata it might be more complicated.
2530             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Not) | ty::RawPtr(..) => false,
2531
2532             ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => false,
2533
2534             // Might be, but not "trivial" so just giving the safe answer.
2535             ty::Adt(..) | ty::Closure(..) | ty::Opaque(..) => false,
2536
2537             ty::Projection(..) | ty::Param(..) | ty::Infer(..) | ty::Error(..) => false,
2538
2539             ty::Bound(..) | ty::Placeholder(..) => {
2540                 bug!("`is_trivially_pure_clone_copy` applied to unexpected type: {:?}", self);
2541             }
2542         }
2543     }
2544 }
2545
2546 /// Extra information about why we ended up with a particular variance.
2547 /// This is only used to add more information to error messages, and
2548 /// has no effect on soundness. While choosing the 'wrong' `VarianceDiagInfo`
2549 /// may lead to confusing notes in error messages, it will never cause
2550 /// a miscompilation or unsoundness.
2551 ///
2552 /// When in doubt, use `VarianceDiagInfo::default()`
2553 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2554 pub enum VarianceDiagInfo<'tcx> {
2555     /// No additional information - this is the default.
2556     /// We will not add any additional information to error messages.
2557     #[default]
2558     None,
2559     /// We switched our variance because a generic argument occurs inside
2560     /// the invariant generic argument of another type.
2561     Invariant {
2562         /// The generic type containing the generic parameter
2563         /// that changes the variance (e.g. `*mut T`, `MyStruct<T>`)
2564         ty: Ty<'tcx>,
2565         /// The index of the generic parameter being used
2566         /// (e.g. `0` for `*mut T`, `1` for `MyStruct<'CovariantParam, 'InvariantParam>`)
2567         param_index: u32,
2568     },
2569 }
2570
2571 impl<'tcx> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2572     /// Mirrors `Variance::xform` - used to 'combine' the existing
2573     /// and new `VarianceDiagInfo`s when our variance changes.
2574     pub fn xform(self, other: VarianceDiagInfo<'tcx>) -> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2575         // For now, just use the first `VarianceDiagInfo::Invariant` that we see
2576         match self {
2577             VarianceDiagInfo::None => other,
2578             VarianceDiagInfo::Invariant { .. } => self,
2579         }
2580     }
2581 }