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