]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/sty.rs
Auto merge of #104673 - matthiaskrgr:rollup-85f65ov, r=matthiaskrgr
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use crate::infer::canonical::Canonical;
6 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, SubstsRef};
7 use crate::ty::visit::ValidateBoundVars;
8 use crate::ty::InferTy::*;
9 use crate::ty::{
10     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Term, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeSuperVisitable, TypeVisitable,
11     TypeVisitor,
12 };
13 use crate::ty::{List, ParamEnv};
14 use hir::def::DefKind;
15 use polonius_engine::Atom;
16 use rustc_data_structures::captures::Captures;
17 use rustc_data_structures::intern::Interned;
18 use rustc_hir as hir;
19 use rustc_hir::def_id::DefId;
20 use rustc_index::vec::Idx;
21 use rustc_macros::HashStable;
22 use rustc_span::symbol::{kw, sym, Symbol};
23 use rustc_span::Span;
24 use rustc_target::abi::VariantIdx;
25 use rustc_target::spec::abi;
26 use std::borrow::Cow;
27 use std::cmp::Ordering;
28 use std::fmt;
29 use std::marker::PhantomData;
30 use std::ops::{ControlFlow, Deref, Range};
31 use ty::util::IntTypeExt;
32
33 use rustc_type_ir::sty::TyKind::*;
34 use rustc_type_ir::RegionKind as IrRegionKind;
35 use rustc_type_ir::TyKind as IrTyKind;
36
37 // Re-export the `TyKind` from `rustc_type_ir` here for convenience
38 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
39 pub type TyKind<'tcx> = IrTyKind<TyCtxt<'tcx>>;
40 pub type RegionKind<'tcx> = IrRegionKind<TyCtxt<'tcx>>;
41
42 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
43 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
44 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
45     pub ty: Ty<'tcx>,
46     pub mutbl: hir::Mutability,
47 }
48
49 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
50 #[derive(HashStable)]
51 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
52 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
53 pub struct FreeRegion {
54     pub scope: DefId,
55     pub bound_region: BoundRegionKind,
56 }
57
58 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
59 #[derive(HashStable)]
60 pub enum BoundRegionKind {
61     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
62     BrAnon(u32, Option<Span>),
63
64     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
65     ///
66     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
67     /// the event of shadowing.
68     BrNamed(DefId, Symbol),
69
70     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
71     /// to a closure
72     BrEnv,
73 }
74
75 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
76 #[derive(HashStable)]
77 pub struct BoundRegion {
78     pub var: BoundVar,
79     pub kind: BoundRegionKind,
80 }
81
82 impl BoundRegionKind {
83     pub fn is_named(&self) -> bool {
84         match *self {
85             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
86             _ => false,
87         }
88     }
89
90     pub fn get_name(&self) -> Option<Symbol> {
91         if self.is_named() {
92             match *self {
93                 BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => return Some(name),
94                 _ => unreachable!(),
95             }
96         }
97
98         None
99     }
100 }
101
102 pub trait Article {
103     fn article(&self) -> &'static str;
104 }
105
106 impl<'tcx> Article for TyKind<'tcx> {
107     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
108     fn article(&self) -> &'static str {
109         match self {
110             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
111             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
112             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
113             // to not compile felt too harsh.
114             Error(_) => "a",
115             _ => "a",
116         }
117     }
118 }
119
120 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
121 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
122 static_assert_size!(TyKind<'_>, 32);
123
124 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
125 /// ```ignore (illustrative)
126 /// struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
127 /// ```
128 /// where:
129 ///
130 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
131 ///   in scope on the function that defined the closure,
132 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
133 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
134 ///   `Ty::to_opt_closure_kind` for details.
135 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
136 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
137 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
138 ///   specified above.
139 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
140 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if a U field represents a by-ref upvar,
141 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
142 ///
143 /// So, for example, given this function:
144 /// ```ignore (illustrative)
145 /// fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
146 ///      do(|| data.count += 1)
147 /// }
148 /// ```
149 /// the type of the closure would be something like:
150 /// ```ignore (illustrative)
151 /// struct Closure<'a, T, U>(...U);
152 /// ```
153 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
154 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
155 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
156 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
157 /// instances with the expected upvar types:
158 /// ```ignore (illustrative)
159 /// impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
160 ///     ...
161 /// }
162 /// ```
163 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
164 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
165 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
166 ///
167 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
168 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
169 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
170 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
171 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
172 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
173 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
174 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
175 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
176 /// if one of them happens to be a reference to something that the
177 /// creating fn owns.
178 ///
179 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
180 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
181 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
182 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
183 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
184 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
185 /// out later.
186 ///
187 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
188 /// original function then? The answer is that codegen may need them
189 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
190 /// closure could capture no variables but still make use of some
191 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
192 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
193 ///
194 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
195 /// closures from capturing themselves (except via a trait
196 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
197 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
198 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
199 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
200 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
201 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
202 ///
203 /// ## Generators
204 ///
205 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
206 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
207 /// following type parameters:
208 ///
209 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
210 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
211 ///   inside the generator.
212 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
213 ///   `yield` inside the generator.
214 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
215 ///   completion of the generator.
216 /// * `GW`: The "generator witness".
217 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
218 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
219     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
220     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
221     ///
222     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
223     /// when monomorphizing.
224     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
225 }
226
227 /// Struct returned by `split()`.
228 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
229     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
230     pub closure_kind_ty: T,
231     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
232     pub tupled_upvars_ty: T,
233 }
234
235 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
236     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
237     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
238     pub fn new(
239         tcx: TyCtxt<'tcx>,
240         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
241     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
242         ClosureSubsts {
243             substs: tcx.mk_substs(
244                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
245                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
246                         .iter()
247                         .map(|&ty| ty.into()),
248                 ),
249             ),
250         }
251     }
252
253     /// Divides the closure substs into their respective components.
254     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
255     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
256         match self.substs[..] {
257             [
258                 ref parent_substs @ ..,
259                 closure_kind_ty,
260                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
261                 tupled_upvars_ty,
262             ] => ClosureSubstsParts {
263                 parent_substs,
264                 closure_kind_ty,
265                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
266                 tupled_upvars_ty,
267             },
268             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
269         }
270     }
271
272     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
273     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
274     ///
275     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
276     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
277     pub fn is_valid(self) -> bool {
278         self.substs.len() >= 3
279             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
280     }
281
282     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
283     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
284         self.split().parent_substs
285     }
286
287     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
288     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
289     /// empty iterator is returned.
290     #[inline]
291     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
292         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
293             TyKind::Error(_) => None,
294             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
295             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
296             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
297         }
298         .into_iter()
299         .flatten()
300     }
301
302     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
303     #[inline]
304     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
305         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
306     }
307
308     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
309     /// variable during inference. To get the closure kind during
310     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
311     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
312         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
313     }
314
315     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
316     /// closure.
317     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
318     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
319     // see `rustc_hir_analysis::check::closure`.
320     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
321         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
322     }
323
324     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
325     /// of an inference context, because in that context we know that
326     /// there are no type variables.
327     ///
328     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
329     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
330         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
331     }
332
333     /// Extracts the signature from the closure.
334     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
335         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
336         match ty.kind() {
337             ty::FnPtr(sig) => *sig,
338             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
339         }
340     }
341
342     pub fn print_as_impl_trait(self) -> ty::print::PrintClosureAsImpl<'tcx> {
343         ty::print::PrintClosureAsImpl { closure: self }
344     }
345 }
346
347 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
348 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
349 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
350     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
351 }
352
353 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
354     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
355     pub resume_ty: T,
356     pub yield_ty: T,
357     pub return_ty: T,
358     pub witness: T,
359     pub tupled_upvars_ty: T,
360 }
361
362 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
363     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
364     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
365     pub fn new(
366         tcx: TyCtxt<'tcx>,
367         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
368     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
369         GeneratorSubsts {
370             substs: tcx.mk_substs(
371                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
372                     [
373                         parts.resume_ty,
374                         parts.yield_ty,
375                         parts.return_ty,
376                         parts.witness,
377                         parts.tupled_upvars_ty,
378                     ]
379                     .iter()
380                     .map(|&ty| ty.into()),
381                 ),
382             ),
383         }
384     }
385
386     /// Divides the generator substs into their respective components.
387     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
388     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
389         match self.substs[..] {
390             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
391                 GeneratorSubstsParts {
392                     parent_substs,
393                     resume_ty,
394                     yield_ty,
395                     return_ty,
396                     witness,
397                     tupled_upvars_ty,
398                 }
399             }
400             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
401         }
402     }
403
404     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
405     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
406     ///
407     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
408     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
409     pub fn is_valid(self) -> bool {
410         self.substs.len() >= 5
411             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
412     }
413
414     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
415     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
416         self.split().parent_substs
417     }
418
419     /// This describes the types that can be contained in a generator.
420     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
421     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
422     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
423     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
424     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
425         self.split().witness.expect_ty()
426     }
427
428     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
429     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
430     /// empty iterator is returned.
431     #[inline]
432     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
433         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
434             TyKind::Error(_) => None,
435             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
436             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
437             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
438         }
439         .into_iter()
440         .flatten()
441     }
442
443     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
444     #[inline]
445     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
446         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
447     }
448
449     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
450     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
451         self.split().resume_ty.expect_ty()
452     }
453
454     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
455     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
456         self.split().yield_ty.expect_ty()
457     }
458
459     /// Returns the type representing the return type of the generator.
460     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
461         self.split().return_ty.expect_ty()
462     }
463
464     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
465     /// and return types.
466     ///
467     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
468     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
469     /// function should be removed.
470     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
471         ty::Binder::dummy(self.sig())
472     }
473
474     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
475     /// and return types.
476     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
477         ty::GenSig {
478             resume_ty: self.resume_ty(),
479             yield_ty: self.yield_ty(),
480             return_ty: self.return_ty(),
481         }
482     }
483 }
484
485 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
486     /// Generator has not been resumed yet.
487     pub const UNRESUMED: usize = 0;
488     /// Generator has returned or is completed.
489     pub const RETURNED: usize = 1;
490     /// Generator has been poisoned.
491     pub const POISONED: usize = 2;
492
493     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
494     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
495     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
496
497     /// The valid variant indices of this generator.
498     #[inline]
499     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
500         // FIXME requires optimized MIR
501         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
502         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
503     }
504
505     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
506     /// out of range.
507     #[inline]
508     pub fn discriminant_for_variant(
509         &self,
510         def_id: DefId,
511         tcx: TyCtxt<'tcx>,
512         variant_index: VariantIdx,
513     ) -> Discr<'tcx> {
514         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
515         // the same as the variant index.
516         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
517         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
518     }
519
520     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
521     /// variant indices.
522     #[inline]
523     pub fn discriminants(
524         self,
525         def_id: DefId,
526         tcx: TyCtxt<'tcx>,
527     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
528         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
529             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
530         })
531     }
532
533     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
534     /// variant `v`.
535     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
536         match v.as_usize() {
537             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
538             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
539             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
540             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
541         }
542     }
543
544     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
545     #[inline]
546     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
547         tcx.types.u32
548     }
549
550     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
551     /// It is calculated in rustc_mir_transform::generator::StateTransform.
552     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
553     ///
554     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
555     /// be repeated in multiple variants.
556     #[inline]
557     pub fn state_tys(
558         self,
559         def_id: DefId,
560         tcx: TyCtxt<'tcx>,
561     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
562         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
563         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
564             variant
565                 .iter()
566                 .map(move |field| ty::EarlyBinder(layout.field_tys[*field]).subst(tcx, self.substs))
567         })
568     }
569
570     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
571     /// variant.
572     #[inline]
573     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
574         self.upvar_tys()
575     }
576 }
577
578 #[derive(Debug, Copy, Clone, HashStable)]
579 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
580     Closure(SubstsRef<'tcx>),
581     Generator(SubstsRef<'tcx>),
582 }
583
584 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
585     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
586     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
587     /// empty iterator is returned.
588     #[inline]
589     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
590         let tupled_tys = match self {
591             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
592             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
593         };
594
595         match tupled_tys.kind() {
596             TyKind::Error(_) => None,
597             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
598             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
599             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
600         }
601         .into_iter()
602         .flatten()
603     }
604
605     #[inline]
606     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
607         match self {
608             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
609             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
610         }
611     }
612 }
613
614 /// An inline const is modeled like
615 /// ```ignore (illustrative)
616 /// const InlineConst<'l0...'li, T0...Tj, R>: R;
617 /// ```
618 /// where:
619 ///
620 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
621 ///   inherited from the item that defined the inline const,
622 /// - R represents the type of the constant.
623 ///
624 /// When the inline const is instantiated, `R` is substituted as the actual inferred
625 /// type of the constant. The reason that `R` is represented as an extra type parameter
626 /// is the same reason that [`ClosureSubsts`] have `CS` and `U` as type parameters:
627 /// inline const can reference lifetimes that are internal to the creating function.
628 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable)]
629 pub struct InlineConstSubsts<'tcx> {
630     /// Generic parameters from the enclosing item,
631     /// concatenated with the inferred type of the constant.
632     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
633 }
634
635 /// Struct returned by `split()`.
636 pub struct InlineConstSubstsParts<'tcx, T> {
637     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
638     pub ty: T,
639 }
640
641 impl<'tcx> InlineConstSubsts<'tcx> {
642     /// Construct `InlineConstSubsts` from `InlineConstSubstsParts`.
643     pub fn new(
644         tcx: TyCtxt<'tcx>,
645         parts: InlineConstSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
646     ) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
647         InlineConstSubsts {
648             substs: tcx.mk_substs(
649                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(std::iter::once(parts.ty.into())),
650             ),
651         }
652     }
653
654     /// Divides the inline const substs into their respective components.
655     /// The ordering assumed here must match that used by `InlineConstSubsts::new` above.
656     fn split(self) -> InlineConstSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
657         match self.substs[..] {
658             [ref parent_substs @ .., ty] => InlineConstSubstsParts { parent_substs, ty },
659             _ => bug!("inline const substs missing synthetics"),
660         }
661     }
662
663     /// Returns the substitutions of the inline const's parent.
664     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
665         self.split().parent_substs
666     }
667
668     /// Returns the type of this inline const.
669     pub fn ty(self) -> Ty<'tcx> {
670         self.split().ty.expect_ty()
671     }
672 }
673
674 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
675 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
676 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
677     /// E.g., `Iterator`.
678     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
679     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
680     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
681     /// E.g., `Send`.
682     AutoTrait(DefId),
683 }
684
685 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
686     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
687     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
688     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
689         use self::ExistentialPredicate::*;
690         match (*self, *other) {
691             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
692             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
693                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
694             }
695             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
696                 tcx.def_path_hash(*a).cmp(&tcx.def_path_hash(*b))
697             }
698             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
699             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
700             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
701             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
702         }
703     }
704 }
705
706 pub type PolyExistentialPredicate<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>;
707
708 impl<'tcx> PolyExistentialPredicate<'tcx> {
709     /// Given an existential predicate like `?Self: PartialEq<u32>` (e.g., derived from `dyn PartialEq<u32>`),
710     /// and a concrete type `self_ty`, returns a full predicate where the existentially quantified variable `?Self`
711     /// has been replaced with `self_ty` (e.g., `self_ty: PartialEq<u32>`, in our example).
712     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
713         use crate::ty::ToPredicate;
714         match self.skip_binder() {
715             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
716                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
717             }
718             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
719                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
720             }
721             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
722                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
723                     def_id: did,
724                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
725                 });
726                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
727             }
728         }
729     }
730 }
731
732 impl<'tcx> List<ty::PolyExistentialPredicate<'tcx>> {
733     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
734     ///
735     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
736     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
737     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
738     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
739     /// object.
740     ///
741     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
742     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
743     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
744     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
745     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
746     /// a rather non-trivial task).
747     ///
748     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
749     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
750     /// are the set `{Sync}`.
751     ///
752     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
753     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
754     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
755     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
756     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
757     /// and destructor.
758     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
759         self[0]
760             .map_bound(|this| match this {
761                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
762                 _ => None,
763             })
764             .transpose()
765     }
766
767     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
768         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
769     }
770
771     #[inline]
772     pub fn projection_bounds<'a>(
773         &'a self,
774     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
775         self.iter().filter_map(|predicate| {
776             predicate
777                 .map_bound(|pred| match pred {
778                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
779                     _ => None,
780                 })
781                 .transpose()
782         })
783     }
784
785     #[inline]
786     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + Captures<'tcx> + 'a {
787         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
788             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
789             _ => None,
790         })
791     }
792 }
793
794 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
795 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
796 /// ```ignore (illustrative)
797 /// T: Foo<U>
798 /// ```
799 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
800 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
801 /// and `U` as parameter 1.
802 ///
803 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
804 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
805 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
806 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
807 pub struct TraitRef<'tcx> {
808     pub def_id: DefId,
809     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
810 }
811
812 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
813     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
814         TraitRef { def_id, substs }
815     }
816
817     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
818     /// are the parameters defined on trait.
819     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>> {
820         ty::Binder::dummy(TraitRef {
821             def_id,
822             substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id),
823         })
824     }
825
826     #[inline]
827     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
828         self.substs.type_at(0)
829     }
830
831     pub fn from_method(
832         tcx: TyCtxt<'tcx>,
833         trait_id: DefId,
834         substs: SubstsRef<'tcx>,
835     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
836         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
837         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
838     }
839 }
840
841 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>>;
842
843 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
844     pub fn self_ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
845         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
846     }
847
848     pub fn def_id(&self) -> DefId {
849         self.skip_binder().def_id
850     }
851
852     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
853         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate {
854             trait_ref,
855             constness: ty::BoundConstness::NotConst,
856             polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
857         })
858     }
859
860     /// Same as [`PolyTraitRef::to_poly_trait_predicate`] but sets a negative polarity instead.
861     pub fn to_poly_trait_predicate_negative_polarity(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
862         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate {
863             trait_ref,
864             constness: ty::BoundConstness::NotConst,
865             polarity: ty::ImplPolarity::Negative,
866         })
867     }
868 }
869
870 impl rustc_errors::IntoDiagnosticArg for PolyTraitRef<'_> {
871     fn into_diagnostic_arg(self) -> rustc_errors::DiagnosticArgValue<'static> {
872         self.to_string().into_diagnostic_arg()
873     }
874 }
875
876 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
877 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
878 /// ```ignore (illustrative)
879 /// exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
880 /// ```
881 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
882 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
883 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
884 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
885 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
886     pub def_id: DefId,
887     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
888 }
889
890 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
891     pub fn erase_self_ty(
892         tcx: TyCtxt<'tcx>,
893         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
894     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
895         // Assert there is a Self.
896         trait_ref.substs.type_at(0);
897
898         ty::ExistentialTraitRef {
899             def_id: trait_ref.def_id,
900             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
901         }
902     }
903
904     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
905     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
906     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
907     /// or some placeholder type.
908     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
909         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
910         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
911
912         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
913     }
914 }
915
916 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>;
917
918 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
919     pub fn def_id(&self) -> DefId {
920         self.skip_binder().def_id
921     }
922
923     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
924     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
925     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
926     /// or some placeholder type.
927     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
928         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
929     }
930 }
931
932 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
933 #[derive(HashStable)]
934 pub enum BoundVariableKind {
935     Ty(BoundTyKind),
936     Region(BoundRegionKind),
937     Const,
938 }
939
940 impl BoundVariableKind {
941     pub fn expect_region(self) -> BoundRegionKind {
942         match self {
943             BoundVariableKind::Region(lt) => lt,
944             _ => bug!("expected a region, but found another kind"),
945         }
946     }
947
948     pub fn expect_ty(self) -> BoundTyKind {
949         match self {
950             BoundVariableKind::Ty(ty) => ty,
951             _ => bug!("expected a type, but found another kind"),
952         }
953     }
954
955     pub fn expect_const(self) {
956         match self {
957             BoundVariableKind::Const => (),
958             _ => bug!("expected a const, but found another kind"),
959         }
960     }
961 }
962
963 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
964 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
965 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
966 /// Binder<'tcx, TraitRef>`). Note that when we instantiate,
967 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
968 /// type from `Binder<'tcx, T>` to just `T` (see
969 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
970 ///
971 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
972 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
973 #[derive(HashStable, Lift)]
974 pub struct Binder<'tcx, T>(T, &'tcx List<BoundVariableKind>);
975
976 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T>
977 where
978     T: TypeVisitable<'tcx>,
979 {
980     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
981     /// contain any bound vars that would be bound by the
982     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
983     /// different binding level.
984     pub fn dummy(value: T) -> Binder<'tcx, T> {
985         assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
986         Binder(value, ty::List::empty())
987     }
988
989     pub fn bind_with_vars(value: T, vars: &'tcx List<BoundVariableKind>) -> Binder<'tcx, T> {
990         if cfg!(debug_assertions) {
991             let mut validator = ValidateBoundVars::new(vars);
992             value.visit_with(&mut validator);
993         }
994         Binder(value, vars)
995     }
996 }
997
998 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T> {
999     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
1000     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
1001     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
1002     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1003     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1004     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1005     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1006     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1007     /// regions, or you are being very careful about your depth
1008     /// accounting.
1009     ///
1010     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1011     ///
1012     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1013     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1014     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1015     pub fn skip_binder(self) -> T {
1016         self.0
1017     }
1018
1019     pub fn bound_vars(&self) -> &'tcx List<BoundVariableKind> {
1020         self.1
1021     }
1022
1023     pub fn as_ref(&self) -> Binder<'tcx, &T> {
1024         Binder(&self.0, self.1)
1025     }
1026
1027     pub fn as_deref(&self) -> Binder<'tcx, &T::Target>
1028     where
1029         T: Deref,
1030     {
1031         Binder(&self.0, self.1)
1032     }
1033
1034     pub fn map_bound_ref_unchecked<F, U>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1035     where
1036         F: FnOnce(&T) -> U,
1037     {
1038         let value = f(&self.0);
1039         Binder(value, self.1)
1040     }
1041
1042     pub fn map_bound_ref<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1043     where
1044         F: FnOnce(&T) -> U,
1045     {
1046         self.as_ref().map_bound(f)
1047     }
1048
1049     pub fn map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1050     where
1051         F: FnOnce(T) -> U,
1052     {
1053         let value = f(self.0);
1054         if cfg!(debug_assertions) {
1055             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1056             value.visit_with(&mut validator);
1057         }
1058         Binder(value, self.1)
1059     }
1060
1061     pub fn try_map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>, E>(self, f: F) -> Result<Binder<'tcx, U>, E>
1062     where
1063         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
1064     {
1065         let value = f(self.0)?;
1066         if cfg!(debug_assertions) {
1067             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1068             value.visit_with(&mut validator);
1069         }
1070         Ok(Binder(value, self.1))
1071     }
1072
1073     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1074     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1075     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1076     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1077     ///
1078     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1079     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1080     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1081     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1082     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<'tcx, U>
1083     where
1084         U: TypeVisitable<'tcx>,
1085     {
1086         if cfg!(debug_assertions) {
1087             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.bound_vars());
1088             value.visit_with(&mut validator);
1089         }
1090         Binder(value, self.1)
1091     }
1092
1093     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1094     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1095     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1096     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1097     ///
1098     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1099     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1100     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1101     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1102     /// would not be that useful.)
1103     pub fn no_bound_vars(self) -> Option<T>
1104     where
1105         T: TypeVisitable<'tcx>,
1106     {
1107         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1108     }
1109
1110     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1111     /// level as the original, returning two distinct binders.
1112     ///
1113     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1114     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1115     /// bound in the resulting return values.
1116     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<'tcx, U>, Binder<'tcx, V>)
1117     where
1118         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1119     {
1120         let (u, v) = f(self.0);
1121         (Binder(u, self.1), Binder(v, self.1))
1122     }
1123 }
1124
1125 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, Option<T>> {
1126     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<'tcx, T>> {
1127         let bound_vars = self.1;
1128         self.0.map(|v| Binder(v, bound_vars))
1129     }
1130 }
1131
1132 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1133 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1134 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1135 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1136 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1137     /// The parameters of the associated item.
1138     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1139
1140     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1141     ///
1142     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1143     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`,
1144     /// aka. `tcx.parent(item_def_id).unwrap()`.
1145     pub item_def_id: DefId,
1146 }
1147
1148 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1149     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1150         match tcx.def_kind(self.item_def_id) {
1151             DefKind::AssocTy | DefKind::AssocConst => tcx.parent(self.item_def_id),
1152             DefKind::ImplTraitPlaceholder => {
1153                 tcx.parent(tcx.impl_trait_in_trait_parent(self.item_def_id))
1154             }
1155             kind => bug!("unexpected DefKind in ProjectionTy: {kind:?}"),
1156         }
1157     }
1158
1159     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1160     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1161     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1162     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1163         &self,
1164         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1165     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1166         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1167         assert_eq!(tcx.def_kind(def_id), DefKind::Trait);
1168         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1169         (
1170             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1171             &self.substs[trait_generics.count()..],
1172         )
1173     }
1174
1175     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1176     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1177     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1178     ///
1179     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1180     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1181     /// as well.
1182     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1183         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1184         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1185     }
1186
1187     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1188         self.substs.type_at(0)
1189     }
1190 }
1191
1192 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1193 pub struct GenSig<'tcx> {
1194     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1195     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1196     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1197 }
1198
1199 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<'tcx, GenSig<'tcx>>;
1200
1201 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1202 /// decided to use to refer to the input/output types.
1203 ///
1204 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1205 /// - `output`: is the return type.
1206 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1207 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1208 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1209 pub struct FnSig<'tcx> {
1210     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1211     pub c_variadic: bool,
1212     pub unsafety: hir::Unsafety,
1213     pub abi: abi::Abi,
1214 }
1215
1216 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1217     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1218         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1219     }
1220
1221     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1222         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1223     }
1224
1225     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1226     // method.
1227     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1228         FnSig {
1229             inputs_and_output: List::empty(),
1230             c_variadic: false,
1231             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1232             abi: abi::Abi::Rust,
1233         }
1234     }
1235 }
1236
1237 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>;
1238
1239 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1240     #[inline]
1241     pub fn inputs(&self) -> Binder<'tcx, &'tcx [Ty<'tcx>]> {
1242         self.map_bound_ref_unchecked(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1243     }
1244     #[inline]
1245     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1246         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1247     }
1248     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1249         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1250     }
1251     #[inline]
1252     pub fn output(&self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1253         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1254     }
1255     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1256         self.skip_binder().c_variadic
1257     }
1258     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1259         self.skip_binder().unsafety
1260     }
1261     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1262         self.skip_binder().abi
1263     }
1264 }
1265
1266 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>>;
1267
1268 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1269 #[derive(HashStable)]
1270 pub struct ParamTy {
1271     pub index: u32,
1272     pub name: Symbol,
1273 }
1274
1275 impl<'tcx> ParamTy {
1276     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1277         ParamTy { index, name }
1278     }
1279
1280     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1281         ParamTy::new(def.index, def.name)
1282     }
1283
1284     #[inline]
1285     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1286         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1287     }
1288
1289     pub fn span_from_generics(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, item_with_generics: DefId) -> Span {
1290         let generics = tcx.generics_of(item_with_generics);
1291         let type_param = generics.type_param(self, tcx);
1292         tcx.def_span(type_param.def_id)
1293     }
1294 }
1295
1296 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1297 #[derive(HashStable)]
1298 pub struct ParamConst {
1299     pub index: u32,
1300     pub name: Symbol,
1301 }
1302
1303 impl ParamConst {
1304     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1305         ParamConst { index, name }
1306     }
1307
1308     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1309         ParamConst::new(def.index, def.name)
1310     }
1311 }
1312
1313 /// Use this rather than `RegionKind`, whenever possible.
1314 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, HashStable)]
1315 #[rustc_pass_by_value]
1316 pub struct Region<'tcx>(pub Interned<'tcx, RegionKind<'tcx>>);
1317
1318 impl<'tcx> Deref for Region<'tcx> {
1319     type Target = RegionKind<'tcx>;
1320
1321     #[inline]
1322     fn deref(&self) -> &RegionKind<'tcx> {
1323         &self.0.0
1324     }
1325 }
1326
1327 impl<'tcx> fmt::Debug for Region<'tcx> {
1328     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1329         write!(f, "{:?}", self.kind())
1330     }
1331 }
1332
1333 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1334 #[derive(HashStable)]
1335 pub struct EarlyBoundRegion {
1336     pub def_id: DefId,
1337     pub index: u32,
1338     pub name: Symbol,
1339 }
1340
1341 impl fmt::Debug for EarlyBoundRegion {
1342     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1343         write!(f, "{}, {}", self.index, self.name)
1344     }
1345 }
1346
1347 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1348 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
1349 #[derive(HashStable, TyEncodable, TyDecodable)]
1350 pub struct ConstVid<'tcx> {
1351     pub index: u32,
1352     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1353 }
1354
1355 rustc_index::newtype_index! {
1356     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1357     #[derive(HashStable)]
1358     pub struct RegionVid {
1359         DEBUG_FORMAT = custom,
1360     }
1361 }
1362
1363 impl Atom for RegionVid {
1364     fn index(self) -> usize {
1365         Idx::index(self)
1366     }
1367 }
1368
1369 rustc_index::newtype_index! {
1370     #[derive(HashStable)]
1371     pub struct BoundVar { .. }
1372 }
1373
1374 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1375 #[derive(HashStable)]
1376 pub struct BoundTy {
1377     pub var: BoundVar,
1378     pub kind: BoundTyKind,
1379 }
1380
1381 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1382 #[derive(HashStable)]
1383 pub enum BoundTyKind {
1384     Anon,
1385     Param(Symbol),
1386 }
1387
1388 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1389     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1390         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1391     }
1392 }
1393
1394 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1395 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1396 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1397 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1398     pub item_def_id: DefId,
1399     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1400     pub term: Term<'tcx>,
1401 }
1402
1403 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>;
1404
1405 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1406     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1407     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1408     /// then this function would return an `exists T. T: Iterator` existential trait
1409     /// reference.
1410     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1411         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1412         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1413         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1414         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1415     }
1416
1417     pub fn with_self_ty(
1418         &self,
1419         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1420         self_ty: Ty<'tcx>,
1421     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1422         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1423         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1424
1425         ty::ProjectionPredicate {
1426             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1427                 item_def_id: self.item_def_id,
1428                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1429             },
1430             term: self.term,
1431         }
1432     }
1433
1434     pub fn erase_self_ty(
1435         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1436         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1437     ) -> Self {
1438         // Assert there is a Self.
1439         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1440
1441         Self {
1442             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1443             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1444             term: projection_predicate.term,
1445         }
1446     }
1447 }
1448
1449 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1450     pub fn with_self_ty(
1451         &self,
1452         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1453         self_ty: Ty<'tcx>,
1454     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1455         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1456     }
1457
1458     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1459         self.skip_binder().item_def_id
1460     }
1461 }
1462
1463 /// Region utilities
1464 impl<'tcx> Region<'tcx> {
1465     pub fn kind(self) -> RegionKind<'tcx> {
1466         *self.0.0
1467     }
1468
1469     pub fn get_name(self) -> Option<Symbol> {
1470         if self.has_name() {
1471             let name = match *self {
1472                 ty::ReEarlyBound(ebr) => Some(ebr.name),
1473                 ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.get_name(),
1474                 ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.get_name(),
1475                 ty::ReStatic => Some(kw::StaticLifetime),
1476                 ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.get_name(),
1477                 _ => None,
1478             };
1479
1480             return name;
1481         }
1482
1483         None
1484     }
1485
1486     /// Is this region named by the user?
1487     pub fn has_name(self) -> bool {
1488         match *self {
1489             ty::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1490             ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1491             ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1492             ty::ReStatic => true,
1493             ty::ReVar(..) => false,
1494             ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1495             ty::ReErased => false,
1496         }
1497     }
1498
1499     #[inline]
1500     pub fn is_static(self) -> bool {
1501         matches!(*self, ty::ReStatic)
1502     }
1503
1504     #[inline]
1505     pub fn is_erased(self) -> bool {
1506         matches!(*self, ty::ReErased)
1507     }
1508
1509     #[inline]
1510     pub fn is_late_bound(self) -> bool {
1511         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1512     }
1513
1514     #[inline]
1515     pub fn is_placeholder(self) -> bool {
1516         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1517     }
1518
1519     #[inline]
1520     pub fn bound_at_or_above_binder(self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1521         match *self {
1522             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1523             _ => false,
1524         }
1525     }
1526
1527     pub fn type_flags(self) -> TypeFlags {
1528         let mut flags = TypeFlags::empty();
1529
1530         match *self {
1531             ty::ReVar(..) => {
1532                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1533                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1534                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1535             }
1536             ty::RePlaceholder(..) => {
1537                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1538                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1539                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1540             }
1541             ty::ReEarlyBound(..) => {
1542                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1543                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1544                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1545             }
1546             ty::ReFree { .. } => {
1547                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1548                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1549             }
1550             ty::ReStatic => {
1551                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1552             }
1553             ty::ReLateBound(..) => {
1554                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1555             }
1556             ty::ReErased => {
1557                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1558             }
1559         }
1560
1561         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1562
1563         flags
1564     }
1565
1566     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1567     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1568     ///
1569     /// ```ignore (illustrative)
1570     /// impl<'a> Foo {
1571     /// //   ^^ -- early bound, declared on an impl
1572     ///
1573     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1574     /// //         ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1575     /// //         |   early-bound, appears in where-clauses
1576     /// //         late-bound, appears only in fn args
1577     ///     {..}
1578     /// }
1579     /// ```
1580     ///
1581     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1582     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1583     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1584     /// function might return the `DefId` of a closure.
1585     pub fn free_region_binding_scope(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1586         match *self {
1587             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id),
1588             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1589             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1590         }
1591     }
1592
1593     /// True for free regions other than `'static`.
1594     pub fn is_free(self) -> bool {
1595         matches!(*self, ty::ReEarlyBound(_) | ty::ReFree(_))
1596     }
1597
1598     /// True if `self` is a free region or static.
1599     pub fn is_free_or_static(self) -> bool {
1600         match *self {
1601             ty::ReStatic => true,
1602             _ => self.is_free(),
1603         }
1604     }
1605
1606     pub fn is_var(self) -> bool {
1607         matches!(self.kind(), ty::ReVar(_))
1608     }
1609 }
1610
1611 /// Type utilities
1612 impl<'tcx> Ty<'tcx> {
1613     #[inline(always)]
1614     pub fn kind(self) -> &'tcx TyKind<'tcx> {
1615         &self.0.0.kind
1616     }
1617
1618     #[inline(always)]
1619     pub fn flags(self) -> TypeFlags {
1620         self.0.0.flags
1621     }
1622
1623     #[inline]
1624     pub fn is_unit(self) -> bool {
1625         match self.kind() {
1626             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1627             _ => false,
1628         }
1629     }
1630
1631     #[inline]
1632     pub fn is_never(self) -> bool {
1633         matches!(self.kind(), Never)
1634     }
1635
1636     #[inline]
1637     pub fn is_primitive(self) -> bool {
1638         self.kind().is_primitive()
1639     }
1640
1641     #[inline]
1642     pub fn is_adt(self) -> bool {
1643         matches!(self.kind(), Adt(..))
1644     }
1645
1646     #[inline]
1647     pub fn is_ref(self) -> bool {
1648         matches!(self.kind(), Ref(..))
1649     }
1650
1651     #[inline]
1652     pub fn is_ty_var(self) -> bool {
1653         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1654     }
1655
1656     #[inline]
1657     pub fn ty_vid(self) -> Option<ty::TyVid> {
1658         match self.kind() {
1659             &Infer(TyVar(vid)) => Some(vid),
1660             _ => None,
1661         }
1662     }
1663
1664     #[inline]
1665     pub fn is_ty_infer(self) -> bool {
1666         matches!(self.kind(), Infer(_))
1667     }
1668
1669     #[inline]
1670     pub fn is_phantom_data(self) -> bool {
1671         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1672     }
1673
1674     #[inline]
1675     pub fn is_bool(self) -> bool {
1676         *self.kind() == Bool
1677     }
1678
1679     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1680     #[inline]
1681     pub fn is_str(self) -> bool {
1682         *self.kind() == Str
1683     }
1684
1685     #[inline]
1686     pub fn is_param(self, index: u32) -> bool {
1687         match self.kind() {
1688             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1689             _ => false,
1690         }
1691     }
1692
1693     #[inline]
1694     pub fn is_slice(self) -> bool {
1695         matches!(self.kind(), Slice(_))
1696     }
1697
1698     #[inline]
1699     pub fn is_array_slice(self) -> bool {
1700         match self.kind() {
1701             Slice(_) => true,
1702             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_)),
1703             _ => false,
1704         }
1705     }
1706
1707     #[inline]
1708     pub fn is_array(self) -> bool {
1709         matches!(self.kind(), Array(..))
1710     }
1711
1712     #[inline]
1713     pub fn is_simd(self) -> bool {
1714         match self.kind() {
1715             Adt(def, _) => def.repr().simd(),
1716             _ => false,
1717         }
1718     }
1719
1720     pub fn sequence_element_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1721         match self.kind() {
1722             Array(ty, _) | Slice(ty) => *ty,
1723             Str => tcx.types.u8,
1724             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1725         }
1726     }
1727
1728     pub fn simd_size_and_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1729         match self.kind() {
1730             Adt(def, substs) => {
1731                 assert!(def.repr().simd(), "`simd_size_and_type` called on non-SIMD type");
1732                 let variant = def.non_enum_variant();
1733                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1734
1735                 match f0_ty.kind() {
1736                     // If the first field is an array, we assume it is the only field and its
1737                     // elements are the SIMD components.
1738                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1739                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1740                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1741                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1742                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1743                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, *f0_elem_ty)
1744                     }
1745                     // Otherwise, the fields of this Adt are the SIMD components (and we assume they
1746                     // all have the same type).
1747                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1748                 }
1749             }
1750             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1751         }
1752     }
1753
1754     #[inline]
1755     pub fn is_region_ptr(self) -> bool {
1756         matches!(self.kind(), Ref(..))
1757     }
1758
1759     #[inline]
1760     pub fn is_mutable_ptr(self) -> bool {
1761         matches!(
1762             self.kind(),
1763             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1764                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1765         )
1766     }
1767
1768     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1769     #[inline]
1770     pub fn ref_mutability(self) -> Option<hir::Mutability> {
1771         match self.kind() {
1772             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1773             _ => None,
1774         }
1775     }
1776
1777     #[inline]
1778     pub fn is_unsafe_ptr(self) -> bool {
1779         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1780     }
1781
1782     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1783     #[inline]
1784     pub fn is_any_ptr(self) -> bool {
1785         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1786     }
1787
1788     #[inline]
1789     pub fn is_box(self) -> bool {
1790         match self.kind() {
1791             Adt(def, _) => def.is_box(),
1792             _ => false,
1793         }
1794     }
1795
1796     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1797     pub fn boxed_ty(self) -> Ty<'tcx> {
1798         match self.kind() {
1799             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1800             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1801         }
1802     }
1803
1804     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1805     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1806     /// contents are abstract to rustc.)
1807     #[inline]
1808     pub fn is_scalar(self) -> bool {
1809         matches!(
1810             self.kind(),
1811             Bool | Char
1812                 | Int(_)
1813                 | Float(_)
1814                 | Uint(_)
1815                 | FnDef(..)
1816                 | FnPtr(_)
1817                 | RawPtr(_)
1818                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1819         )
1820     }
1821
1822     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1823     #[inline]
1824     pub fn is_floating_point(self) -> bool {
1825         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1826     }
1827
1828     #[inline]
1829     pub fn is_trait(self) -> bool {
1830         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::Dyn))
1831     }
1832
1833     #[inline]
1834     pub fn is_dyn_star(self) -> bool {
1835         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::DynStar))
1836     }
1837
1838     #[inline]
1839     pub fn is_enum(self) -> bool {
1840         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_enum())
1841     }
1842
1843     #[inline]
1844     pub fn is_union(self) -> bool {
1845         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_union())
1846     }
1847
1848     #[inline]
1849     pub fn is_closure(self) -> bool {
1850         matches!(self.kind(), Closure(..))
1851     }
1852
1853     #[inline]
1854     pub fn is_generator(self) -> bool {
1855         matches!(self.kind(), Generator(..))
1856     }
1857
1858     #[inline]
1859     pub fn is_integral(self) -> bool {
1860         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1861     }
1862
1863     #[inline]
1864     pub fn is_fresh_ty(self) -> bool {
1865         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1866     }
1867
1868     #[inline]
1869     pub fn is_fresh(self) -> bool {
1870         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1871     }
1872
1873     #[inline]
1874     pub fn is_char(self) -> bool {
1875         matches!(self.kind(), Char)
1876     }
1877
1878     #[inline]
1879     pub fn is_numeric(self) -> bool {
1880         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1881     }
1882
1883     #[inline]
1884     pub fn is_signed(self) -> bool {
1885         matches!(self.kind(), Int(_))
1886     }
1887
1888     #[inline]
1889     pub fn is_ptr_sized_integral(self) -> bool {
1890         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1891     }
1892
1893     #[inline]
1894     pub fn has_concrete_skeleton(self) -> bool {
1895         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1896     }
1897
1898     /// Checks whether a type recursively contains another type
1899     ///
1900     /// Example: `Option<()>` contains `()`
1901     pub fn contains(self, other: Ty<'tcx>) -> bool {
1902         struct ContainsTyVisitor<'tcx>(Ty<'tcx>);
1903
1904         impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for ContainsTyVisitor<'tcx> {
1905             type BreakTy = ();
1906
1907             fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
1908                 if self.0 == t { ControlFlow::BREAK } else { t.super_visit_with(self) }
1909             }
1910         }
1911
1912         let cf = self.visit_with(&mut ContainsTyVisitor(other));
1913         cf.is_break()
1914     }
1915
1916     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1917     ///
1918     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1919     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1920     pub fn builtin_deref(self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1921         match self.kind() {
1922             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1923                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1924             }
1925             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty: *ty, mutbl: *mutbl }),
1926             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
1927             _ => None,
1928         }
1929     }
1930
1931     /// Returns the type of `ty[i]`.
1932     pub fn builtin_index(self) -> Option<Ty<'tcx>> {
1933         match self.kind() {
1934             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(*ty),
1935             _ => None,
1936         }
1937     }
1938
1939     pub fn fn_sig(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
1940         match self.kind() {
1941             FnDef(def_id, substs) => tcx.bound_fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
1942             FnPtr(f) => *f,
1943             Error(_) => {
1944                 // ignore errors (#54954)
1945                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
1946             }
1947             Closure(..) => bug!(
1948                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
1949             ),
1950             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
1951         }
1952     }
1953
1954     #[inline]
1955     pub fn is_fn(self) -> bool {
1956         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
1957     }
1958
1959     #[inline]
1960     pub fn is_fn_ptr(self) -> bool {
1961         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
1962     }
1963
1964     #[inline]
1965     pub fn is_impl_trait(self) -> bool {
1966         matches!(self.kind(), Opaque(..))
1967     }
1968
1969     #[inline]
1970     pub fn ty_adt_def(self) -> Option<AdtDef<'tcx>> {
1971         match self.kind() {
1972             Adt(adt, _) => Some(*adt),
1973             _ => None,
1974         }
1975     }
1976
1977     /// Iterates over tuple fields.
1978     /// Panics when called on anything but a tuple.
1979     #[inline]
1980     pub fn tuple_fields(self) -> &'tcx List<Ty<'tcx>> {
1981         match self.kind() {
1982             Tuple(substs) => substs,
1983             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
1984         }
1985     }
1986
1987     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
1988     //
1989     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
1990     #[inline]
1991     pub fn variant_range(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
1992         match self.kind() {
1993             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
1994             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
1995                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
1996             }
1997             _ => None,
1998         }
1999     }
2000
2001     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2002     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2003     //
2004     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2005     #[inline]
2006     pub fn discriminant_for_variant(
2007         self,
2008         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2009         variant_index: VariantIdx,
2010     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2011         match self.kind() {
2012             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants().is_empty() => {
2013                 // This can actually happen during CTFE, see
2014                 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/89765.
2015                 None
2016             }
2017             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2018                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2019             }
2020             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2021                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2022             }
2023             _ => None,
2024         }
2025     }
2026
2027     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2028     pub fn discriminant_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2029         match self.kind() {
2030             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr().discr_type().to_ty(tcx),
2031             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2032
2033             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2034                 let assoc_items = tcx.associated_item_def_ids(
2035                     tcx.require_lang_item(hir::LangItem::DiscriminantKind, None),
2036                 );
2037                 tcx.mk_projection(assoc_items[0], tcx.intern_substs(&[self.into()]))
2038             }
2039
2040             ty::Bool
2041             | ty::Char
2042             | ty::Int(_)
2043             | ty::Uint(_)
2044             | ty::Float(_)
2045             | ty::Adt(..)
2046             | ty::Foreign(_)
2047             | ty::Str
2048             | ty::Array(..)
2049             | ty::Slice(_)
2050             | ty::RawPtr(_)
2051             | ty::Ref(..)
2052             | ty::FnDef(..)
2053             | ty::FnPtr(..)
2054             | ty::Dynamic(..)
2055             | ty::Closure(..)
2056             | ty::GeneratorWitness(..)
2057             | ty::Never
2058             | ty::Tuple(_)
2059             | ty::Error(_)
2060             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2061
2062             ty::Bound(..)
2063             | ty::Placeholder(_)
2064             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2065                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2066             }
2067         }
2068     }
2069
2070     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type,
2071     /// and a boolean signifying if this is conditional on this type being `Sized`.
2072     pub fn ptr_metadata_ty(
2073         self,
2074         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2075         normalize: impl FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
2076     ) -> (Ty<'tcx>, bool) {
2077         let tail = tcx.struct_tail_with_normalize(self, normalize, || {});
2078         match tail.kind() {
2079             // Sized types
2080             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2081             | ty::Uint(_)
2082             | ty::Int(_)
2083             | ty::Bool
2084             | ty::Float(_)
2085             | ty::FnDef(..)
2086             | ty::FnPtr(_)
2087             | ty::RawPtr(..)
2088             | ty::Char
2089             | ty::Ref(..)
2090             | ty::Generator(..)
2091             | ty::GeneratorWitness(..)
2092             | ty::Array(..)
2093             | ty::Closure(..)
2094             | ty::Never
2095             | ty::Error(_)
2096             // Extern types have metadata = ().
2097             | ty::Foreign(..)
2098             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2099             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2100             | ty::Adt(..)
2101             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2102             // a.k.a. unit type, which is Sized
2103             | ty::Tuple(..) => (tcx.types.unit, false),
2104
2105             ty::Str | ty::Slice(_) => (tcx.types.usize, false),
2106             ty::Dynamic(..) => {
2107                 let dyn_metadata = tcx.lang_items().dyn_metadata().unwrap();
2108                 (tcx.bound_type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()]), false)
2109             },
2110
2111             // type parameters only have unit metadata if they're sized, so return true
2112             // to make sure we double check this during confirmation
2113             ty::Param(_) |  ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) => (tcx.types.unit, true),
2114
2115             ty::Infer(ty::TyVar(_))
2116             | ty::Bound(..)
2117             | ty::Placeholder(..)
2118             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2119                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?} (tail = {:?})", self, tail)
2120             }
2121         }
2122     }
2123
2124     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2125     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2126     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2127     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2128     /// function converts such a special type into the closure
2129     /// kind. To go the other way, use
2130     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2131     ///
2132     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2133     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2134     /// inferred. Once upvar inference (in `rustc_hir_analysis/src/check/upvar.rs`)
2135     /// is complete, that type variable will be unified.
2136     pub fn to_opt_closure_kind(self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2137         match self.kind() {
2138             Int(int_ty) => match int_ty {
2139                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2140                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2141                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2142                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2143             },
2144
2145             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2146             // closure type is not yet known
2147             Bound(..) | Infer(_) => None,
2148
2149             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2150
2151             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2152         }
2153     }
2154
2155     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2156     ///
2157     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2158     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2159     ///
2160     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2161     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2162     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2163     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2164     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2165     pub fn is_trivially_sized(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2166         match self.kind() {
2167             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2168             | ty::Uint(_)
2169             | ty::Int(_)
2170             | ty::Bool
2171             | ty::Float(_)
2172             | ty::FnDef(..)
2173             | ty::FnPtr(_)
2174             | ty::RawPtr(..)
2175             | ty::Char
2176             | ty::Ref(..)
2177             | ty::Generator(..)
2178             | ty::GeneratorWitness(..)
2179             | ty::Array(..)
2180             | ty::Closure(..)
2181             | ty::Never
2182             | ty::Error(_) => true,
2183
2184             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2185
2186             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.is_trivially_sized(tcx)),
2187
2188             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).0.is_empty(),
2189
2190             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2191
2192             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2193
2194             ty::Bound(..)
2195             | ty::Placeholder(..)
2196             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2197                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2198             }
2199         }
2200     }
2201
2202     /// Fast path helper for primitives which are always `Copy` and which
2203     /// have a side-effect-free `Clone` impl.
2204     ///
2205     /// Returning true means the type is known to be pure and `Copy+Clone`.
2206     /// Returning `false` means nothing -- could be `Copy`, might not be.
2207     ///
2208     /// This is mostly useful for optimizations, as there are the types
2209     /// on which we can replace cloning with dereferencing.
2210     pub fn is_trivially_pure_clone_copy(self) -> bool {
2211         match self.kind() {
2212             ty::Bool | ty::Char | ty::Never => true,
2213
2214             // These aren't even `Clone`
2215             ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Foreign(..) | ty::Dynamic(..) => false,
2216
2217             ty::Infer(ty::InferTy::FloatVar(_) | ty::InferTy::IntVar(_))
2218             | ty::Int(..)
2219             | ty::Uint(..)
2220             | ty::Float(..) => true,
2221
2222             // The voldemort ZSTs are fine.
2223             ty::FnDef(..) => true,
2224
2225             ty::Array(element_ty, _len) => element_ty.is_trivially_pure_clone_copy(),
2226
2227             // A 100-tuple isn't "trivial", so doing this only for reasonable sizes.
2228             ty::Tuple(field_tys) => {
2229                 field_tys.len() <= 3 && field_tys.iter().all(Self::is_trivially_pure_clone_copy)
2230             }
2231
2232             // Sometimes traits aren't implemented for every ABI or arity,
2233             // because we can't be generic over everything yet.
2234             ty::FnPtr(..) => false,
2235
2236             // Definitely absolutely not copy.
2237             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => false,
2238
2239             // Thin pointers & thin shared references are pure-clone-copy, but for
2240             // anything with custom metadata it might be more complicated.
2241             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Not) | ty::RawPtr(..) => false,
2242
2243             ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => false,
2244
2245             // Might be, but not "trivial" so just giving the safe answer.
2246             ty::Adt(..) | ty::Closure(..) | ty::Opaque(..) => false,
2247
2248             ty::Projection(..) | ty::Param(..) | ty::Infer(..) | ty::Error(..) => false,
2249
2250             ty::Bound(..) | ty::Placeholder(..) => {
2251                 bug!("`is_trivially_pure_clone_copy` applied to unexpected type: {:?}", self);
2252             }
2253         }
2254     }
2255
2256     // If `self` is a primitive, return its [`Symbol`].
2257     pub fn primitive_symbol(self) -> Option<Symbol> {
2258         match self.kind() {
2259             ty::Bool => Some(sym::bool),
2260             ty::Char => Some(sym::char),
2261             ty::Float(f) => match f {
2262                 ty::FloatTy::F32 => Some(sym::f32),
2263                 ty::FloatTy::F64 => Some(sym::f64),
2264             },
2265             ty::Int(f) => match f {
2266                 ty::IntTy::Isize => Some(sym::isize),
2267                 ty::IntTy::I8 => Some(sym::i8),
2268                 ty::IntTy::I16 => Some(sym::i16),
2269                 ty::IntTy::I32 => Some(sym::i32),
2270                 ty::IntTy::I64 => Some(sym::i64),
2271                 ty::IntTy::I128 => Some(sym::i128),
2272             },
2273             ty::Uint(f) => match f {
2274                 ty::UintTy::Usize => Some(sym::usize),
2275                 ty::UintTy::U8 => Some(sym::u8),
2276                 ty::UintTy::U16 => Some(sym::u16),
2277                 ty::UintTy::U32 => Some(sym::u32),
2278                 ty::UintTy::U64 => Some(sym::u64),
2279                 ty::UintTy::U128 => Some(sym::u128),
2280             },
2281             _ => None,
2282         }
2283     }
2284 }
2285
2286 /// Extra information about why we ended up with a particular variance.
2287 /// This is only used to add more information to error messages, and
2288 /// has no effect on soundness. While choosing the 'wrong' `VarianceDiagInfo`
2289 /// may lead to confusing notes in error messages, it will never cause
2290 /// a miscompilation or unsoundness.
2291 ///
2292 /// When in doubt, use `VarianceDiagInfo::default()`
2293 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2294 pub enum VarianceDiagInfo<'tcx> {
2295     /// No additional information - this is the default.
2296     /// We will not add any additional information to error messages.
2297     #[default]
2298     None,
2299     /// We switched our variance because a generic argument occurs inside
2300     /// the invariant generic argument of another type.
2301     Invariant {
2302         /// The generic type containing the generic parameter
2303         /// that changes the variance (e.g. `*mut T`, `MyStruct<T>`)
2304         ty: Ty<'tcx>,
2305         /// The index of the generic parameter being used
2306         /// (e.g. `0` for `*mut T`, `1` for `MyStruct<'CovariantParam, 'InvariantParam>`)
2307         param_index: u32,
2308     },
2309 }
2310
2311 impl<'tcx> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2312     /// Mirrors `Variance::xform` - used to 'combine' the existing
2313     /// and new `VarianceDiagInfo`s when our variance changes.
2314     pub fn xform(self, other: VarianceDiagInfo<'tcx>) -> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2315         // For now, just use the first `VarianceDiagInfo::Invariant` that we see
2316         match self {
2317             VarianceDiagInfo::None => other,
2318             VarianceDiagInfo::Invariant { .. } => self,
2319         }
2320     }
2321 }