]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/sty.rs
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[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 self::TyKind::*;
6
7 use crate::infer::canonical::Canonical;
8 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
9 use crate::ty::InferTy::{self, *};
10 use crate::ty::{
11     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, WithConstness,
12 };
13 use crate::ty::{DelaySpanBugEmitted, List, ParamEnv, TyS};
14 use polonius_engine::Atom;
15 use rustc_data_structures::captures::Captures;
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, Ident, 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::marker::PhantomData;
26 use std::ops::Range;
27 use ty::util::IntTypeExt;
28
29 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
30 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
31 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
32     pub ty: Ty<'tcx>,
33     pub mutbl: hir::Mutability,
34 }
35
36 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
37 #[derive(HashStable)]
38 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
39 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
40 pub struct FreeRegion {
41     pub scope: DefId,
42     pub bound_region: BoundRegionKind,
43 }
44
45 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
46 #[derive(HashStable)]
47 pub enum BoundRegionKind {
48     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
49     BrAnon(u32),
50
51     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
52     ///
53     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
54     /// the event of shadowing.
55     BrNamed(DefId, Symbol),
56
57     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
58     /// to a closure
59     BrEnv,
60 }
61
62 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
63 #[derive(HashStable)]
64 pub struct BoundRegion {
65     pub kind: BoundRegionKind,
66 }
67
68 impl BoundRegion {
69     /// When canonicalizing, we replace unbound inference variables and free
70     /// regions with anonymous late bound regions. This method asserts that
71     /// we have an anonymous late bound region, which hence may refer to
72     /// a canonical variable.
73     pub fn assert_bound_var(&self) -> BoundVar {
74         match self.kind {
75             BoundRegionKind::BrAnon(var) => BoundVar::from_u32(var),
76             _ => bug!("bound region is not anonymous"),
77         }
78     }
79 }
80
81 impl BoundRegionKind {
82     pub fn is_named(&self) -> bool {
83         match *self {
84             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
85             _ => false,
86         }
87     }
88 }
89
90 /// Defines the kinds of types.
91 ///
92 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
93 /// AST structure in `librustc_ast/ast.rs` as well.
94 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
95 #[derive(HashStable)]
96 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
97 pub enum TyKind<'tcx> {
98     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
99     Bool,
100
101     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
102     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
103     Char,
104
105     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
106     Int(ty::IntTy),
107
108     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
109     Uint(ty::UintTy),
110
111     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
112     Float(ty::FloatTy),
113
114     /// Algebraic data types (ADT). For example: structures, enumerations and unions.
115     ///
116     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
117     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
118     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
119     /// definition and not a concrete use of it.
120     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
121
122     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
123     Foreign(DefId),
124
125     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
126     Str,
127
128     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
129     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
130
131     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
132     Slice(Ty<'tcx>),
133
134     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
135     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
136
137     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
138     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
139     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
140
141     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
142     /// function has a unique type, which is output (for a function
143     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
144     ///
145     /// For example the type of `bar` here:
146     ///
147     /// ```rust
148     /// fn foo() -> i32 { 1 }
149     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
150     /// ```
151     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
152
153     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
154     ///
155     /// For example the type of `bar` here:
156     ///
157     /// ```rust
158     /// fn foo() -> i32 { 1 }
159     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
160     /// ```
161     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
162
163     /// A trait, defined with `trait`.
164     Dynamic(&'tcx List<Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
165
166     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
167     /// `|a| a`.
168     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
169
170     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
171     /// `|a| yield a`.
172     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
173
174     /// A type representing the types stored inside a generator.
175     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
176     GeneratorWitness(Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>>),
177
178     /// The never type `!`.
179     Never,
180
181     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
182     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
183     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
184
185     /// The projection of an associated type. For example,
186     /// `<T as Trait<..>>::N`.
187     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
188
189     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
190     /// The `DefId` comes either from
191     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
192     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
193     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
194     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
195     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
196
197     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}`.
198     Param(ParamTy),
199
200     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
201     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
202
203     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
204     Placeholder(ty::PlaceholderType),
205
206     /// A type variable used during type checking.
207     Infer(InferTy),
208
209     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
210     /// propagated to avoid useless error messages.
211     Error(DelaySpanBugEmitted),
212 }
213
214 impl TyKind<'tcx> {
215     #[inline]
216     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
217         matches!(self, Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_))
218     }
219
220     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
221     pub fn article(&self) -> &'static str {
222         match self {
223             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
224             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
225             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
226             // to not compile felt too harsh.
227             Error(_) => "a",
228             _ => "a",
229         }
230     }
231 }
232
233 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
234 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
235 static_assert_size!(TyKind<'_>, 24);
236
237 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
238 ///
239 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
240 ///
241 /// where:
242 ///
243 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
244 ///   in scope on the function that defined the closure,
245 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
246 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
247 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
248 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
249 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
250 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
251 ///   specified above.
252 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
253 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if an U field represents a by-ref upvar,
254 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
255 ///
256 /// So, for example, given this function:
257 ///
258 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
259 ///          do(|| data.count += 1)
260 ///     }
261 ///
262 /// the type of the closure would be something like:
263 ///
264 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
265 ///
266 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
267 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
268 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
269 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
270 /// instances with the expected upvar types:
271 ///
272 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
273 ///         ...
274 ///     }
275 ///
276 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
277 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
278 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
279 ///
280 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
281 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
282 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
283 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
284 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
285 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
286 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
287 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
288 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
289 /// if one of them happens to be a reference to something that the
290 /// creating fn owns.
291 ///
292 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
293 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
294 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
295 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
296 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
297 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
298 /// out later.
299 ///
300 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
301 /// original function then? The answer is that codegen may need them
302 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
303 /// closure could capture no variables but still make use of some
304 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
305 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
306 ///
307 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
308 /// closures from capturing themselves (except via a trait
309 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
310 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
311 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
312 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
313 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
314 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
315 ///
316 /// ## Generators
317 ///
318 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
319 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
320 /// following type parameters:
321 ///
322 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
323 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
324 ///   inside the generator.
325 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
326 ///   `yield` inside the generator.
327 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
328 ///   completion of the generator.
329 /// * `GW`: The "generator witness".
330 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
331 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
332     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
333     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
334     ///
335     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
336     /// when monomorphizing.
337     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
338 }
339
340 /// Struct returned by `split()`.
341 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
342     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
343     pub closure_kind_ty: T,
344     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
345     pub tupled_upvars_ty: T,
346 }
347
348 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
349     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
350     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
351     pub fn new(
352         tcx: TyCtxt<'tcx>,
353         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
354     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
355         ClosureSubsts {
356             substs: tcx.mk_substs(
357                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
358                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
359                         .iter()
360                         .map(|&ty| ty.into()),
361                 ),
362             ),
363         }
364     }
365
366     /// Divides the closure substs into their respective components.
367     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
368     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
369         match self.substs[..] {
370             [ref parent_substs @ .., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
371                 ClosureSubstsParts {
372                     parent_substs,
373                     closure_kind_ty,
374                     closure_sig_as_fn_ptr_ty,
375                     tupled_upvars_ty,
376                 }
377             }
378             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
379         }
380     }
381
382     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
383     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
384     ///
385     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
386     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
387     pub fn is_valid(self) -> bool {
388         self.substs.len() >= 3
389             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
390     }
391
392     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
393     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
394         self.split().parent_substs
395     }
396
397     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
398     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
399     /// empty iterator is returned.
400     #[inline]
401     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
402         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
403             TyKind::Error(_) => None,
404             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
405             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
406             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
407         }
408         .into_iter()
409         .flatten()
410     }
411
412     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
413     #[inline]
414     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
415         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
416     }
417
418     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
419     /// variable during inference. To get the closure kind during
420     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
421     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
422         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
423     }
424
425     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
426     /// closure.
427     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
428     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
429     // see `rustc_typeck::check::closure`.
430     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
431         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
432     }
433
434     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
435     /// of an inference context, because in that context we know that
436     /// there are no type variables.
437     ///
438     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
439     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
440         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
441     }
442
443     /// Extracts the signature from the closure.
444     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
445         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
446         match ty.kind() {
447             ty::FnPtr(sig) => *sig,
448             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
449         }
450     }
451 }
452
453 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
454 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
455 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
456     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
457 }
458
459 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
460     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
461     pub resume_ty: T,
462     pub yield_ty: T,
463     pub return_ty: T,
464     pub witness: T,
465     pub tupled_upvars_ty: T,
466 }
467
468 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
469     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
470     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
471     pub fn new(
472         tcx: TyCtxt<'tcx>,
473         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
474     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
475         GeneratorSubsts {
476             substs: tcx.mk_substs(
477                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
478                     [
479                         parts.resume_ty,
480                         parts.yield_ty,
481                         parts.return_ty,
482                         parts.witness,
483                         parts.tupled_upvars_ty,
484                     ]
485                     .iter()
486                     .map(|&ty| ty.into()),
487                 ),
488             ),
489         }
490     }
491
492     /// Divides the generator substs into their respective components.
493     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
494     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
495         match self.substs[..] {
496             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
497                 GeneratorSubstsParts {
498                     parent_substs,
499                     resume_ty,
500                     yield_ty,
501                     return_ty,
502                     witness,
503                     tupled_upvars_ty,
504                 }
505             }
506             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
507         }
508     }
509
510     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
511     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
512     ///
513     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
514     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
515     pub fn is_valid(self) -> bool {
516         self.substs.len() >= 5
517             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
518     }
519
520     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
521     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
522         self.split().parent_substs
523     }
524
525     /// This describes the types that can be contained in a generator.
526     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
527     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
528     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
529     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
530     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
531         self.split().witness.expect_ty()
532     }
533
534     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
535     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
536     /// empty iterator is returned.
537     #[inline]
538     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
539         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
540             TyKind::Error(_) => None,
541             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
542             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
543             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
544         }
545         .into_iter()
546         .flatten()
547     }
548
549     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
550     #[inline]
551     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
552         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
553     }
554
555     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
556     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
557         self.split().resume_ty.expect_ty()
558     }
559
560     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
561     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
562         self.split().yield_ty.expect_ty()
563     }
564
565     /// Returns the type representing the return type of the generator.
566     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
567         self.split().return_ty.expect_ty()
568     }
569
570     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
571     /// and return types.
572     ///
573     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
574     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
575     /// function should be removed.
576     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
577         ty::Binder::dummy(self.sig())
578     }
579
580     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
581     /// and return types.
582     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
583         ty::GenSig {
584             resume_ty: self.resume_ty(),
585             yield_ty: self.yield_ty(),
586             return_ty: self.return_ty(),
587         }
588     }
589 }
590
591 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
592     /// Generator has not been resumed yet.
593     pub const UNRESUMED: usize = 0;
594     /// Generator has returned or is completed.
595     pub const RETURNED: usize = 1;
596     /// Generator has been poisoned.
597     pub const POISONED: usize = 2;
598
599     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
600     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
601     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
602
603     /// The valid variant indices of this generator.
604     #[inline]
605     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
606         // FIXME requires optimized MIR
607         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
608         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
609     }
610
611     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
612     /// out of range.
613     #[inline]
614     pub fn discriminant_for_variant(
615         &self,
616         def_id: DefId,
617         tcx: TyCtxt<'tcx>,
618         variant_index: VariantIdx,
619     ) -> Discr<'tcx> {
620         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
621         // the same as the variant index.
622         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
623         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
624     }
625
626     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
627     /// variant indices.
628     #[inline]
629     pub fn discriminants(
630         self,
631         def_id: DefId,
632         tcx: TyCtxt<'tcx>,
633     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
634         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
635             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
636         })
637     }
638
639     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
640     /// variant `v`.
641     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
642         match v.as_usize() {
643             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
644             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
645             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
646             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
647         }
648     }
649
650     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
651     #[inline]
652     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
653         tcx.types.u32
654     }
655
656     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
657     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
658     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
659     ///
660     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
661     /// be repeated in multiple variants.
662     #[inline]
663     pub fn state_tys(
664         self,
665         def_id: DefId,
666         tcx: TyCtxt<'tcx>,
667     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
668         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
669         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
670             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
671         })
672     }
673
674     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
675     /// variant.
676     #[inline]
677     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
678         self.upvar_tys()
679     }
680 }
681
682 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
683 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
684     Closure(SubstsRef<'tcx>),
685     Generator(SubstsRef<'tcx>),
686 }
687
688 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
689     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
690     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
691     /// empty iterator is returned.
692     #[inline]
693     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
694         let tupled_tys = match self {
695             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
696             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
697         };
698
699         match tupled_tys.kind() {
700             TyKind::Error(_) => None,
701             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
702             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
703             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
704         }
705         .into_iter()
706         .flatten()
707     }
708
709     #[inline]
710     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
711         match self {
712             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
713             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
714         }
715     }
716 }
717
718 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
719 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
720 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
721     /// E.g., `Iterator`.
722     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
723     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
724     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
725     /// E.g., `Send`.
726     AutoTrait(DefId),
727 }
728
729 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
730     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
731     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
732     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
733         use self::ExistentialPredicate::*;
734         match (*self, *other) {
735             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
736             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
737                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
738             }
739             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
740                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
741             }
742             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
743             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
744             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
745             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
746         }
747     }
748 }
749
750 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
751     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
752         use crate::ty::ToPredicate;
753         match self.skip_binder() {
754             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
755                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
756             }
757             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
758                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
759             }
760             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
761                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
762                     def_id: did,
763                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
764                 });
765                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
766             }
767         }
768     }
769 }
770
771 impl<'tcx> List<ty::Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
772     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
773     ///
774     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
775     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
776     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
777     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
778     /// object.
779     ///
780     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
781     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
782     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
783     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
784     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
785     /// a rather non-trivial task).
786     ///
787     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
788     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
789     /// are the set `{Sync}`.
790     ///
791     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
792     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
793     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
794     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
795     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
796     /// and destructor.
797     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
798         self[0]
799             .map_bound(|this| match this {
800                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
801                 _ => None,
802             })
803             .transpose()
804     }
805
806     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
807         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
808     }
809
810     #[inline]
811     pub fn projection_bounds<'a>(
812         &'a self,
813     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
814         self.iter().filter_map(|predicate| {
815             predicate
816                 .map_bound(|pred| match pred {
817                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
818                     _ => None,
819                 })
820                 .transpose()
821         })
822     }
823
824     #[inline]
825     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
826         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
827             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
828             _ => None,
829         })
830     }
831 }
832
833 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
834 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
835 ///
836 ///     T: Foo<U>
837 ///
838 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
839 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
840 /// and `U` as parameter 1.
841 ///
842 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
843 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
844 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
845 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
846 pub struct TraitRef<'tcx> {
847     pub def_id: DefId,
848     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
849 }
850
851 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
852     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
853         TraitRef { def_id, substs }
854     }
855
856     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
857     /// are the parameters defined on trait.
858     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
859         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
860     }
861
862     #[inline]
863     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
864         self.substs.type_at(0)
865     }
866
867     pub fn from_method(
868         tcx: TyCtxt<'tcx>,
869         trait_id: DefId,
870         substs: SubstsRef<'tcx>,
871     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
872         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
873
874         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
875     }
876 }
877
878 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
879
880 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
881     pub fn self_ty(&self) -> Binder<Ty<'tcx>> {
882         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
883     }
884
885     pub fn def_id(&self) -> DefId {
886         self.skip_binder().def_id
887     }
888
889     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
890         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate { trait_ref })
891     }
892 }
893
894 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
895 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
896 ///
897 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
898 ///
899 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
900 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
901 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
902 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
903 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
904     pub def_id: DefId,
905     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
906 }
907
908 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
909     pub fn erase_self_ty(
910         tcx: TyCtxt<'tcx>,
911         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
912     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
913         // Assert there is a Self.
914         trait_ref.substs.type_at(0);
915
916         ty::ExistentialTraitRef {
917             def_id: trait_ref.def_id,
918             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
919         }
920     }
921
922     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
923     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
924     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
925     /// or some placeholder type.
926     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
927         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
928         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
929
930         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
931     }
932 }
933
934 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
935
936 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
937     pub fn def_id(&self) -> DefId {
938         self.skip_binder().def_id
939     }
940
941     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
942     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
943     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
944     /// or some placeholder type.
945     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
946         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
947     }
948 }
949
950 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
951 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
952 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
953 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
954 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
955 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
956 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
957 ///
958 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
959 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
960 pub struct Binder<T>(T);
961
962 impl<T> Binder<T> {
963     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
964     /// contain any bound vars that would be bound by the
965     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
966     /// different binding level.
967     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
968     where
969         T: TypeFoldable<'tcx>,
970     {
971         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
972         Binder(value)
973     }
974
975     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
976     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
977         Binder(value)
978     }
979
980     /// Wraps `value` in a binder without actually binding any currently
981     /// unbound variables.
982     ///
983     /// Note that this will shift all debrujin indices of escaping bound variables
984     /// by 1 to avoid accidential captures.
985     pub fn wrap_nonbinding(tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> Binder<T>
986     where
987         T: TypeFoldable<'tcx>,
988     {
989         if value.has_escaping_bound_vars() {
990             Binder::bind(super::fold::shift_vars(tcx, value, 1))
991         } else {
992             Binder::dummy(value)
993         }
994     }
995
996     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
997     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
998     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
999     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1000     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1001     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1002     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1003     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1004     /// regions, or you are being very careful about your depth
1005     /// accounting.
1006     ///
1007     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1008     ///
1009     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1010     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1011     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1012     pub fn skip_binder(self) -> T {
1013         self.0
1014     }
1015
1016     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
1017         Binder(&self.0)
1018     }
1019
1020     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
1021     where
1022         F: FnOnce(&T) -> U,
1023     {
1024         self.as_ref().map_bound(f)
1025     }
1026
1027     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
1028     where
1029         F: FnOnce(T) -> U,
1030     {
1031         Binder(f(self.0))
1032     }
1033
1034     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1035     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1036     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1037     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1038     ///
1039     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1040     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1041     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1042     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1043     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<U> {
1044         Binder(value)
1045     }
1046
1047     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1048     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1049     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1050     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1051     ///
1052     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1053     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1054     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1055     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1056     /// would not be that useful.)
1057     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
1058     where
1059         T: TypeFoldable<'tcx>,
1060     {
1061         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1062     }
1063
1064     /// Given two things that have the same binder level,
1065     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
1066     /// and then wraps its result.
1067     ///
1068     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1069     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1070     /// bound in the resulting return value.
1071     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
1072     where
1073         F: FnOnce(T, U) -> R,
1074     {
1075         Binder(f(self.0, u.0))
1076     }
1077
1078     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1079     /// level as the original, returning two distinct binders.
1080     ///
1081     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1082     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1083     /// bound in the resulting return values.
1084     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
1085     where
1086         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1087     {
1088         let (u, v) = f(self.0);
1089         (Binder(u), Binder(v))
1090     }
1091 }
1092
1093 impl<T> Binder<Option<T>> {
1094     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<T>> {
1095         self.0.map(Binder)
1096     }
1097 }
1098
1099 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1100 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1101 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1102 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1103 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1104     /// The parameters of the associated item.
1105     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1106
1107     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1108     ///
1109     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1110     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1111     pub item_def_id: DefId,
1112 }
1113
1114 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1115     /// Construct a `ProjectionTy` by searching the trait from `trait_ref` for the
1116     /// associated item named `item_name`.
1117     pub fn from_ref_and_name(
1118         tcx: TyCtxt<'_>,
1119         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
1120         item_name: Ident,
1121     ) -> ProjectionTy<'tcx> {
1122         let item_def_id = tcx
1123             .associated_items(trait_ref.def_id)
1124             .find_by_name_and_kind(tcx, item_name, ty::AssocKind::Type, trait_ref.def_id)
1125             .unwrap()
1126             .def_id;
1127
1128         ProjectionTy { substs: trait_ref.substs, item_def_id }
1129     }
1130
1131     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1132     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1133     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1134     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1135         // FIXME: This method probably shouldn't exist at all, since it's not
1136         // clear what this method really intends to do. Be careful when
1137         // using this method since the resulting TraitRef additionally
1138         // contains the substs for the assoc_item, which strictly speaking
1139         // is not correct
1140         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1141         // Include substitutions for generic arguments of associated types
1142         let assoc_item = tcx.associated_item(self.item_def_id);
1143         let substs_assoc_item = self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(assoc_item.def_id));
1144         ty::TraitRef { def_id, substs: substs_assoc_item }
1145     }
1146
1147     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1148         self.substs.type_at(0)
1149     }
1150 }
1151
1152 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1153 pub struct GenSig<'tcx> {
1154     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1155     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1156     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1157 }
1158
1159 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1160
1161 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1162     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1163         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1164     }
1165     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1166         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1167     }
1168     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1169         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1170     }
1171 }
1172
1173 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1174 /// decided to use to refer to the input/output types.
1175 ///
1176 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1177 /// - `output`: is the return type.
1178 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1179 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1180 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1181 pub struct FnSig<'tcx> {
1182     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1183     pub c_variadic: bool,
1184     pub unsafety: hir::Unsafety,
1185     pub abi: abi::Abi,
1186 }
1187
1188 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1189     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1190         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1191     }
1192
1193     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1194         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1195     }
1196
1197     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1198     // method.
1199     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1200         FnSig {
1201             inputs_and_output: List::empty(),
1202             c_variadic: false,
1203             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1204             abi: abi::Abi::Rust,
1205         }
1206     }
1207 }
1208
1209 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1210
1211 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1212     #[inline]
1213     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1214         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1215     }
1216     #[inline]
1217     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1218         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1219     }
1220     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1221         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1222     }
1223     #[inline]
1224     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1225         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1226     }
1227     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1228         self.skip_binder().c_variadic
1229     }
1230     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1231         self.skip_binder().unsafety
1232     }
1233     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1234         self.skip_binder().abi
1235     }
1236 }
1237
1238 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1239
1240 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1241 #[derive(HashStable)]
1242 pub struct ParamTy {
1243     pub index: u32,
1244     pub name: Symbol,
1245 }
1246
1247 impl<'tcx> ParamTy {
1248     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1249         ParamTy { index, name }
1250     }
1251
1252     pub fn for_self() -> ParamTy {
1253         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1254     }
1255
1256     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1257         ParamTy::new(def.index, def.name)
1258     }
1259
1260     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1261         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1262     }
1263 }
1264
1265 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1266 #[derive(HashStable)]
1267 pub struct ParamConst {
1268     pub index: u32,
1269     pub name: Symbol,
1270 }
1271
1272 impl<'tcx> ParamConst {
1273     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1274         ParamConst { index, name }
1275     }
1276
1277     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1278         ParamConst::new(def.index, def.name)
1279     }
1280
1281     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
1282         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1283     }
1284 }
1285
1286 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1287
1288 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1289 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1290 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1291 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1292 /// module for more information.
1293 ///
1294 /// ## The Region lattice within a given function
1295 ///
1296 /// In general, the region lattice looks like
1297 ///
1298 /// ```
1299 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1300 /// |                |              |
1301 /// early-bound and  |              |
1302 /// free regions     |              |
1303 /// |                |              |
1304 /// |                |              |
1305 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1306 /// |            /                  |
1307 /// |           /         placeholder(Un)
1308 /// empty(U1) --         /
1309 /// |                   /
1310 /// ...                /
1311 /// |                 /
1312 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1313 /// ```
1314 ///
1315 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1316 /// function declaration. They have relationships to one another
1317 /// determined based on the declared relationships from the
1318 /// function.
1319 ///
1320 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1321 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1322 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1323 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1324 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1325 /// regions.
1326 ///
1327 /// ## Inference variables
1328 ///
1329 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1330 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1331 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1332 /// lattice above (the minimal region that meets the
1333 /// constraints).
1334 ///
1335 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1336 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1337 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1338 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1339 /// case.
1340 ///
1341 /// ## Bound Regions
1342 ///
1343 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1344 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1345 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1346 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1347 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1348 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1349 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1350 ///
1351 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1352 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1353 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1354 /// or region variables).
1355 ///
1356 /// ## Placeholder and Free Regions
1357 ///
1358 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1359 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1360 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1361 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1362 /// assumed without being checked.
1363 ///
1364 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1365 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1366 ///
1367 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1368 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1369 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1370 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1371 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1372 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1373 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1374 ///
1375 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1376 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1377 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1378 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1379 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1380 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1381 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1382 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1383 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1384 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1385 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1386 /// by the [rustc dev guide].
1387 ///
1388 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1389 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1390 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1391 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1392 pub enum RegionKind {
1393     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1394     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1395     /// parameters are substituted.
1396     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1397
1398     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1399     /// function is called.
1400     ReLateBound(ty::DebruijnIndex, BoundRegion),
1401
1402     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1403     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1404     /// region parameters.
1405     ReFree(FreeRegion),
1406
1407     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1408     ReStatic,
1409
1410     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1411     ReVar(RegionVid),
1412
1413     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1414     /// Should not exist after typeck.
1415     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1416
1417     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1418     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1419     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1420     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1421     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1422     /// from `U`.
1423     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1424
1425     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1426     ReErased,
1427 }
1428
1429 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1430 pub struct EarlyBoundRegion {
1431     pub def_id: DefId,
1432     pub index: u32,
1433     pub name: Symbol,
1434 }
1435
1436 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1437 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1438 pub struct ConstVid<'tcx> {
1439     pub index: u32,
1440     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1441 }
1442
1443 rustc_index::newtype_index! {
1444     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1445     pub struct RegionVid {
1446         DEBUG_FORMAT = custom,
1447     }
1448 }
1449
1450 impl Atom for RegionVid {
1451     fn index(self) -> usize {
1452         Idx::index(self)
1453     }
1454 }
1455
1456 rustc_index::newtype_index! {
1457     pub struct BoundVar { .. }
1458 }
1459
1460 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1461 #[derive(HashStable)]
1462 pub struct BoundTy {
1463     pub var: BoundVar,
1464     pub kind: BoundTyKind,
1465 }
1466
1467 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1468 #[derive(HashStable)]
1469 pub enum BoundTyKind {
1470     Anon,
1471     Param(Symbol),
1472 }
1473
1474 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1475     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1476         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1477     }
1478 }
1479
1480 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1481 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1482 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1483 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1484     pub item_def_id: DefId,
1485     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1486     pub ty: Ty<'tcx>,
1487 }
1488
1489 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<ExistentialProjection<'tcx>>;
1490
1491 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1492     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1493     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1494     /// then this function would return a `exists T. T: Iterator` existential trait
1495     /// reference.
1496     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1497         // FIXME(generic_associated_types): substs is the substs of the
1498         // associated type, which should be truncated to get the correct substs
1499         // for the trait.
1500         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1501         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs: self.substs }
1502     }
1503
1504     pub fn with_self_ty(
1505         &self,
1506         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1507         self_ty: Ty<'tcx>,
1508     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1509         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1510         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1511
1512         ty::ProjectionPredicate {
1513             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1514                 item_def_id: self.item_def_id,
1515                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1516             },
1517             ty: self.ty,
1518         }
1519     }
1520 }
1521
1522 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1523     pub fn with_self_ty(
1524         &self,
1525         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1526         self_ty: Ty<'tcx>,
1527     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1528         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1529     }
1530
1531     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1532         self.skip_binder().item_def_id
1533     }
1534 }
1535
1536 /// Region utilities
1537 impl RegionKind {
1538     /// Is this region named by the user?
1539     pub fn has_name(&self) -> bool {
1540         match *self {
1541             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1542             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1543             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1544             RegionKind::ReStatic => true,
1545             RegionKind::ReVar(..) => false,
1546             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1547             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1548             RegionKind::ReErased => false,
1549         }
1550     }
1551
1552     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1553         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1554     }
1555
1556     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1557         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1558     }
1559
1560     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1561         match *self {
1562             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1563             _ => false,
1564         }
1565     }
1566
1567     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1568     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1569     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1570     /// when moving a region out from inside binders:
1571     ///
1572     /// ```
1573     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1574     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1575     /// ```
1576     ///
1577     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1578     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1579     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1580     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1581     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1582     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1583     ///
1584     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1585     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1586     /// error (and should fail an assertion failure).
1587     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1588         match *self {
1589             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1590                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1591             }
1592             r => r,
1593         }
1594     }
1595
1596     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1597         let mut flags = TypeFlags::empty();
1598
1599         match *self {
1600             ty::ReVar(..) => {
1601                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1602                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1603                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1604             }
1605             ty::RePlaceholder(..) => {
1606                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1607                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1608                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1609             }
1610             ty::ReEarlyBound(..) => {
1611                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1612                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1613                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1614             }
1615             ty::ReFree { .. } => {
1616                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1617                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1618             }
1619             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1620                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1621             }
1622             ty::ReLateBound(..) => {
1623                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1624             }
1625             ty::ReErased => {
1626                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1627             }
1628         }
1629
1630         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1631
1632         flags
1633     }
1634
1635     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1636     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1637     ///
1638     /// ```
1639     /// impl<'a> Foo {
1640     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1641     ///
1642     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1643     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1644     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1645     ///            late-bound, appears only in fn args
1646     ///     {..}
1647     /// }
1648     /// ```
1649     ///
1650     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1651     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1652     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1653     /// function might return the `DefId` of a closure.
1654     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1655         match self {
1656             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1657             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1658             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1659         }
1660     }
1661 }
1662
1663 /// Type utilities
1664 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1665     #[inline(always)]
1666     pub fn kind(&self) -> &TyKind<'tcx> {
1667         &self.kind
1668     }
1669
1670     #[inline(always)]
1671     pub fn flags(&self) -> TypeFlags {
1672         self.flags
1673     }
1674
1675     #[inline]
1676     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1677         match self.kind() {
1678             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1679             _ => false,
1680         }
1681     }
1682
1683     #[inline]
1684     pub fn is_never(&self) -> bool {
1685         matches!(self.kind(), Never)
1686     }
1687
1688     /// Checks whether a type is definitely uninhabited. This is
1689     /// conservative: for some types that are uninhabited we return `false`,
1690     /// but we only return `true` for types that are definitely uninhabited.
1691     /// `ty.conservative_is_privately_uninhabited` implies that any value of type `ty`
1692     /// will be `Abi::Uninhabited`. (Note that uninhabited types may have nonzero
1693     /// size, to account for partial initialisation. See #49298 for details.)
1694     pub fn conservative_is_privately_uninhabited(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1695         // FIXME(varkor): we can make this less conversative by substituting concrete
1696         // type arguments.
1697         match self.kind() {
1698             ty::Never => true,
1699             ty::Adt(def, _) if def.is_union() => {
1700                 // For now, `union`s are never considered uninhabited.
1701                 false
1702             }
1703             ty::Adt(def, _) => {
1704                 // Any ADT is uninhabited if either:
1705                 // (a) It has no variants (i.e. an empty `enum`);
1706                 // (b) Each of its variants (a single one in the case of a `struct`) has at least
1707                 //     one uninhabited field.
1708                 def.variants.iter().all(|var| {
1709                     var.fields.iter().any(|field| {
1710                         tcx.type_of(field.did).conservative_is_privately_uninhabited(tcx)
1711                     })
1712                 })
1713             }
1714             ty::Tuple(..) => {
1715                 self.tuple_fields().any(|ty| ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx))
1716             }
1717             ty::Array(ty, len) => {
1718                 match len.try_eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) {
1719                     Some(0) | None => false,
1720                     // If the array is definitely non-empty, it's uninhabited if
1721                     // the type of its elements is uninhabited.
1722                     Some(1..) => ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx),
1723                 }
1724             }
1725             ty::Ref(..) => {
1726                 // References to uninitialised memory is valid for any type, including
1727                 // uninhabited types, in unsafe code, so we treat all references as
1728                 // inhabited.
1729                 false
1730             }
1731             _ => false,
1732         }
1733     }
1734
1735     #[inline]
1736     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1737         self.kind().is_primitive()
1738     }
1739
1740     #[inline]
1741     pub fn is_adt(&self) -> bool {
1742         matches!(self.kind(), Adt(..))
1743     }
1744
1745     #[inline]
1746     pub fn is_ref(&self) -> bool {
1747         matches!(self.kind(), Ref(..))
1748     }
1749
1750     #[inline]
1751     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1752         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1753     }
1754
1755     #[inline]
1756     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1757         matches!(self.kind(), Infer(_))
1758     }
1759
1760     #[inline]
1761     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1762         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1763     }
1764
1765     #[inline]
1766     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1767         *self.kind() == Bool
1768     }
1769
1770     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1771     #[inline]
1772     pub fn is_str(&self) -> bool {
1773         *self.kind() == Str
1774     }
1775
1776     #[inline]
1777     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1778         match self.kind() {
1779             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1780             _ => false,
1781         }
1782     }
1783
1784     #[inline]
1785     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1786         match self.kind() {
1787             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_) | Str),
1788             _ => false,
1789         }
1790     }
1791
1792     #[inline]
1793     pub fn is_array(&self) -> bool {
1794         matches!(self.kind(), Array(..))
1795     }
1796
1797     #[inline]
1798     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1799         match self.kind() {
1800             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1801             _ => false,
1802         }
1803     }
1804
1805     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1806         match self.kind() {
1807             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1808             Str => tcx.mk_mach_uint(ty::UintTy::U8),
1809             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1810         }
1811     }
1812
1813     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1814         match self.kind() {
1815             Adt(def, substs) => {
1816                 let variant = def.non_enum_variant();
1817                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1818
1819                 match f0_ty.kind() {
1820                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1821                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1822                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1823                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1824                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1825                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, f0_elem_ty)
1826                     }
1827                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1828                 }
1829             }
1830             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1831         }
1832     }
1833
1834     #[inline]
1835     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1836         matches!(self.kind(), Ref(..))
1837     }
1838
1839     #[inline]
1840     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1841         matches!(
1842             self.kind(),
1843             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1844                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1845         )
1846     }
1847
1848     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1849     #[inline]
1850     pub fn ref_mutability(&self) -> Option<hir::Mutability> {
1851         match self.kind() {
1852             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1853             _ => None,
1854         }
1855     }
1856
1857     #[inline]
1858     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1859         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1860     }
1861
1862     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1863     #[inline]
1864     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1865         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1866     }
1867
1868     #[inline]
1869     pub fn is_box(&self) -> bool {
1870         match self.kind() {
1871             Adt(def, _) => def.is_box(),
1872             _ => false,
1873         }
1874     }
1875
1876     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1877     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1878         match self.kind() {
1879             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1880             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1881         }
1882     }
1883
1884     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1885     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1886     /// contents are abstract to rustc.)
1887     #[inline]
1888     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1889         matches!(
1890             self.kind(),
1891             Bool | Char
1892                 | Int(_)
1893                 | Float(_)
1894                 | Uint(_)
1895                 | FnDef(..)
1896                 | FnPtr(_)
1897                 | RawPtr(_)
1898                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1899         )
1900     }
1901
1902     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1903     #[inline]
1904     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1905         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1906     }
1907
1908     #[inline]
1909     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1910         matches!(self.kind(), Dynamic(..))
1911     }
1912
1913     #[inline]
1914     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1915         match self.kind() {
1916             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
1917             _ => false,
1918         }
1919     }
1920
1921     #[inline]
1922     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1923         matches!(self.kind(), Closure(..))
1924     }
1925
1926     #[inline]
1927     pub fn is_generator(&self) -> bool {
1928         matches!(self.kind(), Generator(..))
1929     }
1930
1931     #[inline]
1932     pub fn is_integral(&self) -> bool {
1933         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1934     }
1935
1936     #[inline]
1937     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
1938         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1939     }
1940
1941     #[inline]
1942     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
1943         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1944     }
1945
1946     #[inline]
1947     pub fn is_char(&self) -> bool {
1948         matches!(self.kind(), Char)
1949     }
1950
1951     #[inline]
1952     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
1953         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1954     }
1955
1956     #[inline]
1957     pub fn is_signed(&self) -> bool {
1958         matches!(self.kind(), Int(_))
1959     }
1960
1961     #[inline]
1962     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
1963         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1964     }
1965
1966     #[inline]
1967     pub fn is_machine(&self) -> bool {
1968         matches!(self.kind(), Int(..) | Uint(..) | Float(..))
1969     }
1970
1971     #[inline]
1972     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
1973         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1974     }
1975
1976     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1977     ///
1978     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1979     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1980     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1981         match self.kind() {
1982             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1983                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1984             }
1985             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl: *mutbl }),
1986             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
1987             _ => None,
1988         }
1989     }
1990
1991     /// Returns the type of `ty[i]`.
1992     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
1993         match self.kind() {
1994             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
1995             _ => None,
1996         }
1997     }
1998
1999     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2000         match self.kind() {
2001             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
2002             FnPtr(f) => *f,
2003             Error(_) => {
2004                 // ignore errors (#54954)
2005                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2006             }
2007             Closure(..) => bug!(
2008                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2009             ),
2010             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2011         }
2012     }
2013
2014     #[inline]
2015     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2016         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
2017     }
2018
2019     #[inline]
2020     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2021         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
2022     }
2023
2024     #[inline]
2025     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2026         matches!(self.kind(), Opaque(..))
2027     }
2028
2029     #[inline]
2030     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2031         match self.kind() {
2032             Adt(adt, _) => Some(adt),
2033             _ => None,
2034         }
2035     }
2036
2037     /// Iterates over tuple fields.
2038     /// Panics when called on anything but a tuple.
2039     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2040         match self.kind() {
2041             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2042             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2043         }
2044     }
2045
2046     /// Get the `i`-th element of a tuple.
2047     /// Panics when called on anything but a tuple.
2048     pub fn tuple_element_ty(&self, i: usize) -> Option<Ty<'tcx>> {
2049         match self.kind() {
2050             Tuple(substs) => substs.iter().nth(i).map(|field| field.expect_ty()),
2051             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2052         }
2053     }
2054
2055     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2056     //
2057     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2058     #[inline]
2059     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2060         match self.kind() {
2061             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2062             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2063                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2064             }
2065             _ => None,
2066         }
2067     }
2068
2069     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2070     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2071     //
2072     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2073     #[inline]
2074     pub fn discriminant_for_variant(
2075         &self,
2076         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2077         variant_index: VariantIdx,
2078     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2079         match self.kind() {
2080             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2081                 bug!("discriminant_for_variant called on zero variant enum");
2082             }
2083             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2084                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2085             }
2086             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2087                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2088             }
2089             _ => None,
2090         }
2091     }
2092
2093     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2094     pub fn discriminant_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2095         match self.kind() {
2096             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2097             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2098
2099             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2100                 let assoc_items =
2101                     tcx.associated_items(tcx.lang_items().discriminant_kind_trait().unwrap());
2102                 let discriminant_def_id = assoc_items.in_definition_order().next().unwrap().def_id;
2103                 tcx.mk_projection(discriminant_def_id, tcx.mk_substs([self.into()].iter()))
2104             }
2105
2106             ty::Bool
2107             | ty::Char
2108             | ty::Int(_)
2109             | ty::Uint(_)
2110             | ty::Float(_)
2111             | ty::Adt(..)
2112             | ty::Foreign(_)
2113             | ty::Str
2114             | ty::Array(..)
2115             | ty::Slice(_)
2116             | ty::RawPtr(_)
2117             | ty::Ref(..)
2118             | ty::FnDef(..)
2119             | ty::FnPtr(..)
2120             | ty::Dynamic(..)
2121             | ty::Closure(..)
2122             | ty::GeneratorWitness(..)
2123             | ty::Never
2124             | ty::Tuple(_)
2125             | ty::Error(_)
2126             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2127
2128             ty::Bound(..)
2129             | ty::Placeholder(_)
2130             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2131                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2132             }
2133         }
2134     }
2135
2136     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type.
2137     pub fn ptr_metadata_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2138         // FIXME: should this normalize?
2139         let tail = tcx.struct_tail_without_normalization(self);
2140         match tail.kind() {
2141             // Sized types
2142             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2143             | ty::Uint(_)
2144             | ty::Int(_)
2145             | ty::Bool
2146             | ty::Float(_)
2147             | ty::FnDef(..)
2148             | ty::FnPtr(_)
2149             | ty::RawPtr(..)
2150             | ty::Char
2151             | ty::Ref(..)
2152             | ty::Generator(..)
2153             | ty::GeneratorWitness(..)
2154             | ty::Array(..)
2155             | ty::Closure(..)
2156             | ty::Never
2157             | ty::Error(_)
2158             | ty::Foreign(..)
2159             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2160             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2161             | ty::Adt(..)
2162             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2163             // a.k.a. unit type, which is Sized
2164             | ty::Tuple(..) => tcx.types.unit,
2165
2166             ty::Str | ty::Slice(_) => tcx.types.usize,
2167             ty::Dynamic(..) => tcx.type_of(tcx.lang_items().dyn_metadata().unwrap()),
2168
2169             ty::Projection(_)
2170             | ty::Param(_)
2171             | ty::Opaque(..)
2172             | ty::Infer(ty::TyVar(_))
2173             | ty::Bound(..)
2174             | ty::Placeholder(..)
2175             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2176                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?}", tail)
2177             }
2178         }
2179     }
2180
2181     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2182     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2183     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2184     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2185     /// function converts such a special type into the closure
2186     /// kind. To go the other way, use
2187     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2188     ///
2189     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2190     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2191     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2192     /// is complete, that type variable will be unified.
2193     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2194         match self.kind() {
2195             Int(int_ty) => match int_ty {
2196                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2197                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2198                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2199                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2200             },
2201
2202             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2203             // closure type is not yet known
2204             Bound(..) | Infer(_) => None,
2205
2206             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2207
2208             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2209         }
2210     }
2211
2212     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2213     ///
2214     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2215     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2216     ///
2217     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2218     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2219     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2220     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2221     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2222     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2223         match self.kind() {
2224             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2225             | ty::Uint(_)
2226             | ty::Int(_)
2227             | ty::Bool
2228             | ty::Float(_)
2229             | ty::FnDef(..)
2230             | ty::FnPtr(_)
2231             | ty::RawPtr(..)
2232             | ty::Char
2233             | ty::Ref(..)
2234             | ty::Generator(..)
2235             | ty::GeneratorWitness(..)
2236             | ty::Array(..)
2237             | ty::Closure(..)
2238             | ty::Never
2239             | ty::Error(_) => true,
2240
2241             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2242
2243             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2244
2245             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2246
2247             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2248
2249             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2250
2251             ty::Bound(..)
2252             | ty::Placeholder(..)
2253             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2254                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2255             }
2256         }
2257     }
2258 }