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[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use self::TyKind::*;
6
7 use crate::infer::canonical::Canonical;
8 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
9 use crate::ty::InferTy::{self, *};
10 use crate::ty::{
11     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, WithConstness,
12 };
13 use crate::ty::{DelaySpanBugEmitted, List, ParamEnv, TyS};
14 use polonius_engine::Atom;
15 use rustc_data_structures::captures::Captures;
16 use rustc_hir as hir;
17 use rustc_hir::def_id::DefId;
18 use rustc_index::vec::Idx;
19 use rustc_macros::HashStable;
20 use rustc_span::symbol::{kw, Symbol};
21 use rustc_target::abi::VariantIdx;
22 use rustc_target::spec::abi;
23 use std::borrow::Cow;
24 use std::cmp::Ordering;
25 use std::marker::PhantomData;
26 use std::ops::Range;
27 use ty::util::IntTypeExt;
28
29 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
30 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
31 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
32     pub ty: Ty<'tcx>,
33     pub mutbl: hir::Mutability,
34 }
35
36 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
37 #[derive(HashStable)]
38 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
39 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
40 pub struct FreeRegion {
41     pub scope: DefId,
42     pub bound_region: BoundRegionKind,
43 }
44
45 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
46 #[derive(HashStable)]
47 pub enum BoundRegionKind {
48     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
49     BrAnon(u32),
50
51     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
52     ///
53     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
54     /// the event of shadowing.
55     BrNamed(DefId, Symbol),
56
57     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
58     /// to a closure
59     BrEnv,
60 }
61
62 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
63 #[derive(HashStable)]
64 pub struct BoundRegion {
65     pub kind: BoundRegionKind,
66 }
67
68 impl BoundRegion {
69     /// When canonicalizing, we replace unbound inference variables and free
70     /// regions with anonymous late bound regions. This method asserts that
71     /// we have an anonymous late bound region, which hence may refer to
72     /// a canonical variable.
73     pub fn assert_bound_var(&self) -> BoundVar {
74         match self.kind {
75             BoundRegionKind::BrAnon(var) => BoundVar::from_u32(var),
76             _ => bug!("bound region is not anonymous"),
77         }
78     }
79 }
80
81 impl BoundRegionKind {
82     pub fn is_named(&self) -> bool {
83         match *self {
84             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
85             _ => false,
86         }
87     }
88 }
89
90 /// Defines the kinds of types.
91 ///
92 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
93 /// AST structure in `librustc_ast/ast.rs` as well.
94 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
95 #[derive(HashStable)]
96 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
97 pub enum TyKind<'tcx> {
98     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
99     Bool,
100
101     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
102     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
103     Char,
104
105     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
106     Int(ty::IntTy),
107
108     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
109     Uint(ty::UintTy),
110
111     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
112     Float(ty::FloatTy),
113
114     /// Algebraic data types (ADT). For example: structures, enumerations and unions.
115     ///
116     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
117     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
118     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
119     /// definition and not a concrete use of it.
120     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
121
122     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
123     Foreign(DefId),
124
125     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
126     Str,
127
128     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
129     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
130
131     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
132     Slice(Ty<'tcx>),
133
134     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
135     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
136
137     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
138     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
139     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
140
141     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
142     /// function has a unique type, which is output (for a function
143     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
144     ///
145     /// For example the type of `bar` here:
146     ///
147     /// ```rust
148     /// fn foo() -> i32 { 1 }
149     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
150     /// ```
151     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
152
153     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
154     ///
155     /// For example the type of `bar` here:
156     ///
157     /// ```rust
158     /// fn foo() -> i32 { 1 }
159     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
160     /// ```
161     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
162
163     /// A trait, defined with `trait`.
164     Dynamic(&'tcx List<Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
165
166     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
167     /// `|a| a`.
168     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
169
170     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
171     /// `|a| yield a`.
172     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
173
174     /// A type representing the types stored inside a generator.
175     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
176     GeneratorWitness(Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>>),
177
178     /// The never type `!`.
179     Never,
180
181     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
182     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
183     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
184
185     /// The projection of an associated type. For example,
186     /// `<T as Trait<..>>::N`.
187     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
188
189     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
190     /// The `DefId` comes either from
191     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
192     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
193     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
194     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
195     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
196
197     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}`.
198     Param(ParamTy),
199
200     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
201     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
202
203     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
204     Placeholder(ty::PlaceholderType),
205
206     /// A type variable used during type checking.
207     Infer(InferTy),
208
209     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
210     /// propagated to avoid useless error messages.
211     Error(DelaySpanBugEmitted),
212 }
213
214 impl TyKind<'tcx> {
215     #[inline]
216     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
217         matches!(self, Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_))
218     }
219
220     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
221     pub fn article(&self) -> &'static str {
222         match self {
223             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
224             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
225             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
226             // to not compile felt too harsh.
227             Error(_) => "a",
228             _ => "a",
229         }
230     }
231 }
232
233 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
234 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
235 static_assert_size!(TyKind<'_>, 24);
236
237 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
238 ///
239 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
240 ///
241 /// where:
242 ///
243 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
244 ///   in scope on the function that defined the closure,
245 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
246 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
247 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
248 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
249 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
250 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
251 ///   specified above.
252 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
253 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if an U field represents a by-ref upvar,
254 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
255 ///
256 /// So, for example, given this function:
257 ///
258 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
259 ///          do(|| data.count += 1)
260 ///     }
261 ///
262 /// the type of the closure would be something like:
263 ///
264 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
265 ///
266 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
267 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
268 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
269 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
270 /// instances with the expected upvar types:
271 ///
272 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
273 ///         ...
274 ///     }
275 ///
276 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
277 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
278 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
279 ///
280 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
281 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
282 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
283 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
284 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
285 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
286 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
287 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
288 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
289 /// if one of them happens to be a reference to something that the
290 /// creating fn owns.
291 ///
292 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
293 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
294 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
295 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
296 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
297 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
298 /// out later.
299 ///
300 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
301 /// original function then? The answer is that codegen may need them
302 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
303 /// closure could capture no variables but still make use of some
304 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
305 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
306 ///
307 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
308 /// closures from capturing themselves (except via a trait
309 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
310 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
311 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
312 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
313 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
314 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
315 ///
316 /// ## Generators
317 ///
318 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
319 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
320 /// following type parameters:
321 ///
322 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
323 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
324 ///   inside the generator.
325 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
326 ///   `yield` inside the generator.
327 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
328 ///   completion of the generator.
329 /// * `GW`: The "generator witness".
330 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
331 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
332     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
333     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
334     ///
335     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
336     /// when monomorphizing.
337     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
338 }
339
340 /// Struct returned by `split()`.
341 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
342     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
343     pub closure_kind_ty: T,
344     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
345     pub tupled_upvars_ty: T,
346 }
347
348 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
349     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
350     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
351     pub fn new(
352         tcx: TyCtxt<'tcx>,
353         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
354     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
355         ClosureSubsts {
356             substs: tcx.mk_substs(
357                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
358                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
359                         .iter()
360                         .map(|&ty| ty.into()),
361                 ),
362             ),
363         }
364     }
365
366     /// Divides the closure substs into their respective components.
367     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
368     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
369         match self.substs[..] {
370             [ref parent_substs @ .., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
371                 ClosureSubstsParts {
372                     parent_substs,
373                     closure_kind_ty,
374                     closure_sig_as_fn_ptr_ty,
375                     tupled_upvars_ty,
376                 }
377             }
378             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
379         }
380     }
381
382     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
383     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
384     ///
385     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
386     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
387     pub fn is_valid(self) -> bool {
388         self.substs.len() >= 3
389             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
390     }
391
392     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
393     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
394         self.split().parent_substs
395     }
396
397     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
398     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
399     /// empty iterator is returned.
400     #[inline]
401     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
402         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
403             TyKind::Error(_) => None,
404             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
405             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
406             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
407         }
408         .into_iter()
409         .flatten()
410     }
411
412     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
413     #[inline]
414     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
415         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
416     }
417
418     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
419     /// variable during inference. To get the closure kind during
420     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
421     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
422         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
423     }
424
425     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
426     /// closure.
427     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
428     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
429     // see `rustc_typeck::check::closure`.
430     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
431         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
432     }
433
434     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
435     /// of an inference context, because in that context we know that
436     /// there are no type variables.
437     ///
438     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
439     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
440         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
441     }
442
443     /// Extracts the signature from the closure.
444     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
445         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
446         match ty.kind() {
447             ty::FnPtr(sig) => *sig,
448             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
449         }
450     }
451 }
452
453 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
454 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
455 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
456     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
457 }
458
459 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
460     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
461     pub resume_ty: T,
462     pub yield_ty: T,
463     pub return_ty: T,
464     pub witness: T,
465     pub tupled_upvars_ty: T,
466 }
467
468 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
469     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
470     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
471     pub fn new(
472         tcx: TyCtxt<'tcx>,
473         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
474     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
475         GeneratorSubsts {
476             substs: tcx.mk_substs(
477                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
478                     [
479                         parts.resume_ty,
480                         parts.yield_ty,
481                         parts.return_ty,
482                         parts.witness,
483                         parts.tupled_upvars_ty,
484                     ]
485                     .iter()
486                     .map(|&ty| ty.into()),
487                 ),
488             ),
489         }
490     }
491
492     /// Divides the generator substs into their respective components.
493     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
494     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
495         match self.substs[..] {
496             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
497                 GeneratorSubstsParts {
498                     parent_substs,
499                     resume_ty,
500                     yield_ty,
501                     return_ty,
502                     witness,
503                     tupled_upvars_ty,
504                 }
505             }
506             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
507         }
508     }
509
510     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
511     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
512     ///
513     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
514     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
515     pub fn is_valid(self) -> bool {
516         self.substs.len() >= 5
517             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
518     }
519
520     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
521     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
522         self.split().parent_substs
523     }
524
525     /// This describes the types that can be contained in a generator.
526     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
527     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
528     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
529     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
530     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
531         self.split().witness.expect_ty()
532     }
533
534     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
535     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
536     /// empty iterator is returned.
537     #[inline]
538     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
539         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
540             TyKind::Error(_) => None,
541             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
542             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
543             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
544         }
545         .into_iter()
546         .flatten()
547     }
548
549     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
550     #[inline]
551     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
552         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
553     }
554
555     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
556     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
557         self.split().resume_ty.expect_ty()
558     }
559
560     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
561     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
562         self.split().yield_ty.expect_ty()
563     }
564
565     /// Returns the type representing the return type of the generator.
566     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
567         self.split().return_ty.expect_ty()
568     }
569
570     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
571     /// and return types.
572     ///
573     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
574     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
575     /// function should be removed.
576     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
577         ty::Binder::dummy(self.sig())
578     }
579
580     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
581     /// and return types.
582     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
583         ty::GenSig {
584             resume_ty: self.resume_ty(),
585             yield_ty: self.yield_ty(),
586             return_ty: self.return_ty(),
587         }
588     }
589 }
590
591 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
592     /// Generator has not been resumed yet.
593     pub const UNRESUMED: usize = 0;
594     /// Generator has returned or is completed.
595     pub const RETURNED: usize = 1;
596     /// Generator has been poisoned.
597     pub const POISONED: usize = 2;
598
599     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
600     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
601     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
602
603     /// The valid variant indices of this generator.
604     #[inline]
605     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
606         // FIXME requires optimized MIR
607         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
608         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
609     }
610
611     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
612     /// out of range.
613     #[inline]
614     pub fn discriminant_for_variant(
615         &self,
616         def_id: DefId,
617         tcx: TyCtxt<'tcx>,
618         variant_index: VariantIdx,
619     ) -> Discr<'tcx> {
620         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
621         // the same as the variant index.
622         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
623         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
624     }
625
626     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
627     /// variant indices.
628     #[inline]
629     pub fn discriminants(
630         self,
631         def_id: DefId,
632         tcx: TyCtxt<'tcx>,
633     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
634         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
635             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
636         })
637     }
638
639     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
640     /// variant `v`.
641     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
642         match v.as_usize() {
643             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
644             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
645             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
646             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
647         }
648     }
649
650     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
651     #[inline]
652     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
653         tcx.types.u32
654     }
655
656     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
657     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
658     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
659     ///
660     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
661     /// be repeated in multiple variants.
662     #[inline]
663     pub fn state_tys(
664         self,
665         def_id: DefId,
666         tcx: TyCtxt<'tcx>,
667     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
668         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
669         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
670             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
671         })
672     }
673
674     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
675     /// variant.
676     #[inline]
677     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
678         self.upvar_tys()
679     }
680 }
681
682 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
683 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
684     Closure(SubstsRef<'tcx>),
685     Generator(SubstsRef<'tcx>),
686 }
687
688 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
689     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
690     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
691     /// empty iterator is returned.
692     #[inline]
693     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
694         let tupled_tys = match self {
695             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
696             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
697         };
698
699         match tupled_tys.kind() {
700             TyKind::Error(_) => None,
701             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
702             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
703             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
704         }
705         .into_iter()
706         .flatten()
707     }
708
709     #[inline]
710     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
711         match self {
712             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
713             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
714         }
715     }
716 }
717
718 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
719 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
720 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
721     /// E.g., `Iterator`.
722     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
723     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
724     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
725     /// E.g., `Send`.
726     AutoTrait(DefId),
727 }
728
729 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
730     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
731     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
732     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
733         use self::ExistentialPredicate::*;
734         match (*self, *other) {
735             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
736             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
737                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
738             }
739             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
740                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
741             }
742             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
743             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
744             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
745             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
746         }
747     }
748 }
749
750 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
751     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
752         use crate::ty::ToPredicate;
753         match self.skip_binder() {
754             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
755                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
756             }
757             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
758                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
759             }
760             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
761                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
762                     def_id: did,
763                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
764                 });
765                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
766             }
767         }
768     }
769 }
770
771 impl<'tcx> List<ty::Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
772     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
773     ///
774     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
775     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
776     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
777     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
778     /// object.
779     ///
780     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
781     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
782     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
783     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
784     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
785     /// a rather non-trivial task).
786     ///
787     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
788     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
789     /// are the set `{Sync}`.
790     ///
791     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
792     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
793     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
794     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
795     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
796     /// and destructor.
797     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
798         self[0]
799             .map_bound(|this| match this {
800                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
801                 _ => None,
802             })
803             .transpose()
804     }
805
806     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
807         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
808     }
809
810     #[inline]
811     pub fn projection_bounds<'a>(
812         &'a self,
813     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
814         self.iter().filter_map(|predicate| {
815             predicate
816                 .map_bound(|pred| match pred {
817                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
818                     _ => None,
819                 })
820                 .transpose()
821         })
822     }
823
824     #[inline]
825     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
826         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
827             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
828             _ => None,
829         })
830     }
831 }
832
833 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
834 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
835 ///
836 ///     T: Foo<U>
837 ///
838 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
839 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
840 /// and `U` as parameter 1.
841 ///
842 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
843 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
844 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
845 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
846 pub struct TraitRef<'tcx> {
847     pub def_id: DefId,
848     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
849 }
850
851 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
852     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
853         TraitRef { def_id, substs }
854     }
855
856     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
857     /// are the parameters defined on trait.
858     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
859         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
860     }
861
862     #[inline]
863     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
864         self.substs.type_at(0)
865     }
866
867     pub fn from_method(
868         tcx: TyCtxt<'tcx>,
869         trait_id: DefId,
870         substs: SubstsRef<'tcx>,
871     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
872         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
873
874         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
875     }
876 }
877
878 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
879
880 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
881     pub fn self_ty(&self) -> Binder<Ty<'tcx>> {
882         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
883     }
884
885     pub fn def_id(&self) -> DefId {
886         self.skip_binder().def_id
887     }
888
889     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
890         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate { trait_ref })
891     }
892 }
893
894 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
895 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
896 ///
897 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
898 ///
899 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
900 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
901 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
902 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
903 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
904     pub def_id: DefId,
905     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
906 }
907
908 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
909     pub fn erase_self_ty(
910         tcx: TyCtxt<'tcx>,
911         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
912     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
913         // Assert there is a Self.
914         trait_ref.substs.type_at(0);
915
916         ty::ExistentialTraitRef {
917             def_id: trait_ref.def_id,
918             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
919         }
920     }
921
922     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
923     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
924     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
925     /// or some placeholder type.
926     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
927         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
928         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
929
930         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
931     }
932 }
933
934 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
935
936 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
937     pub fn def_id(&self) -> DefId {
938         self.skip_binder().def_id
939     }
940
941     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
942     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
943     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
944     /// or some placeholder type.
945     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
946         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
947     }
948 }
949
950 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
951 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
952 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
953 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
954 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
955 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
956 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
957 ///
958 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
959 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
960 pub struct Binder<T>(T);
961
962 impl<T> Binder<T> {
963     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
964     /// contain any bound vars that would be bound by the
965     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
966     /// different binding level.
967     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
968     where
969         T: TypeFoldable<'tcx>,
970     {
971         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
972         Binder(value)
973     }
974
975     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
976     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
977         Binder(value)
978     }
979
980     /// Wraps `value` in a binder without actually binding any currently
981     /// unbound variables.
982     ///
983     /// Note that this will shift all debrujin indices of escaping bound variables
984     /// by 1 to avoid accidential captures.
985     pub fn wrap_nonbinding(tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> Binder<T>
986     where
987         T: TypeFoldable<'tcx>,
988     {
989         if value.has_escaping_bound_vars() {
990             Binder::bind(super::fold::shift_vars(tcx, value, 1))
991         } else {
992             Binder::dummy(value)
993         }
994     }
995
996     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
997     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
998     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
999     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1000     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1001     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1002     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1003     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1004     /// regions, or you are being very careful about your depth
1005     /// accounting.
1006     ///
1007     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1008     ///
1009     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1010     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1011     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1012     pub fn skip_binder(self) -> T {
1013         self.0
1014     }
1015
1016     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
1017         Binder(&self.0)
1018     }
1019
1020     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
1021     where
1022         F: FnOnce(&T) -> U,
1023     {
1024         self.as_ref().map_bound(f)
1025     }
1026
1027     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
1028     where
1029         F: FnOnce(T) -> U,
1030     {
1031         Binder(f(self.0))
1032     }
1033
1034     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1035     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1036     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1037     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1038     ///
1039     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1040     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1041     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1042     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1043     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<U> {
1044         Binder(value)
1045     }
1046
1047     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1048     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1049     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1050     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1051     ///
1052     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1053     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1054     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1055     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1056     /// would not be that useful.)
1057     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
1058     where
1059         T: TypeFoldable<'tcx>,
1060     {
1061         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1062     }
1063
1064     /// Given two things that have the same binder level,
1065     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
1066     /// and then wraps its result.
1067     ///
1068     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1069     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1070     /// bound in the resulting return value.
1071     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
1072     where
1073         F: FnOnce(T, U) -> R,
1074     {
1075         Binder(f(self.0, u.0))
1076     }
1077
1078     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1079     /// level as the original, returning two distinct binders.
1080     ///
1081     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1082     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1083     /// bound in the resulting return values.
1084     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
1085     where
1086         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1087     {
1088         let (u, v) = f(self.0);
1089         (Binder(u), Binder(v))
1090     }
1091 }
1092
1093 impl<T> Binder<Option<T>> {
1094     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<T>> {
1095         self.0.map(Binder)
1096     }
1097 }
1098
1099 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1100 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1101 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1102 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1103 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1104     /// The parameters of the associated item.
1105     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1106
1107     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1108     ///
1109     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1110     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1111     pub item_def_id: DefId,
1112 }
1113
1114 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1115     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1116         tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id()
1117     }
1118
1119     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1120     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1121     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1122     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1123         &self,
1124         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1125     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1126         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1127         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1128         (
1129             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1130             &self.substs[trait_generics.count()..],
1131         )
1132     }
1133
1134     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1135     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1136     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1137     ///
1138     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1139     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1140     /// as well.
1141     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1142         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1143         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1144     }
1145
1146     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1147         self.substs.type_at(0)
1148     }
1149 }
1150
1151 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1152 pub struct GenSig<'tcx> {
1153     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1154     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1155     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1156 }
1157
1158 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1159
1160 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1161     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1162         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1163     }
1164     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1165         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1166     }
1167     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1168         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1169     }
1170 }
1171
1172 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1173 /// decided to use to refer to the input/output types.
1174 ///
1175 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1176 /// - `output`: is the return type.
1177 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1178 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1179 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1180 pub struct FnSig<'tcx> {
1181     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1182     pub c_variadic: bool,
1183     pub unsafety: hir::Unsafety,
1184     pub abi: abi::Abi,
1185 }
1186
1187 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1188     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1189         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1190     }
1191
1192     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1193         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1194     }
1195
1196     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1197     // method.
1198     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1199         FnSig {
1200             inputs_and_output: List::empty(),
1201             c_variadic: false,
1202             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1203             abi: abi::Abi::Rust,
1204         }
1205     }
1206 }
1207
1208 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1209
1210 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1211     #[inline]
1212     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1213         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1214     }
1215     #[inline]
1216     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1217         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1218     }
1219     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1220         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1221     }
1222     #[inline]
1223     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1224         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1225     }
1226     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1227         self.skip_binder().c_variadic
1228     }
1229     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1230         self.skip_binder().unsafety
1231     }
1232     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1233         self.skip_binder().abi
1234     }
1235 }
1236
1237 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1238
1239 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1240 #[derive(HashStable)]
1241 pub struct ParamTy {
1242     pub index: u32,
1243     pub name: Symbol,
1244 }
1245
1246 impl<'tcx> ParamTy {
1247     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1248         ParamTy { index, name }
1249     }
1250
1251     pub fn for_self() -> ParamTy {
1252         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1253     }
1254
1255     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1256         ParamTy::new(def.index, def.name)
1257     }
1258
1259     #[inline]
1260     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1261         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1262     }
1263 }
1264
1265 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1266 #[derive(HashStable)]
1267 pub struct ParamConst {
1268     pub index: u32,
1269     pub name: Symbol,
1270 }
1271
1272 impl<'tcx> ParamConst {
1273     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1274         ParamConst { index, name }
1275     }
1276
1277     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1278         ParamConst::new(def.index, def.name)
1279     }
1280
1281     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
1282         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1283     }
1284 }
1285
1286 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1287
1288 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1289 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1290 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1291 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1292 /// module for more information.
1293 ///
1294 /// ## The Region lattice within a given function
1295 ///
1296 /// In general, the region lattice looks like
1297 ///
1298 /// ```
1299 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1300 /// |                |              |
1301 /// early-bound and  |              |
1302 /// free regions     |              |
1303 /// |                |              |
1304 /// |                |              |
1305 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1306 /// |            /                  |
1307 /// |           /         placeholder(Un)
1308 /// empty(U1) --         /
1309 /// |                   /
1310 /// ...                /
1311 /// |                 /
1312 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1313 /// ```
1314 ///
1315 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1316 /// function declaration. They have relationships to one another
1317 /// determined based on the declared relationships from the
1318 /// function.
1319 ///
1320 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1321 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1322 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1323 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1324 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1325 /// regions.
1326 ///
1327 /// ## Inference variables
1328 ///
1329 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1330 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1331 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1332 /// lattice above (the minimal region that meets the
1333 /// constraints).
1334 ///
1335 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1336 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1337 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1338 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1339 /// case.
1340 ///
1341 /// ## Bound Regions
1342 ///
1343 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1344 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1345 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1346 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1347 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1348 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1349 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1350 ///
1351 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1352 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1353 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1354 /// or region variables).
1355 ///
1356 /// ## Placeholder and Free Regions
1357 ///
1358 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1359 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1360 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1361 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1362 /// assumed without being checked.
1363 ///
1364 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1365 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1366 ///
1367 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1368 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1369 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1370 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1371 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1372 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1373 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1374 ///
1375 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1376 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1377 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1378 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1379 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1380 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1381 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1382 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1383 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1384 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1385 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1386 /// by the [rustc dev guide].
1387 ///
1388 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1389 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1390 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1391 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1392 pub enum RegionKind {
1393     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1394     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1395     /// parameters are substituted.
1396     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1397
1398     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1399     /// function is called.
1400     ReLateBound(ty::DebruijnIndex, BoundRegion),
1401
1402     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1403     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1404     /// region parameters.
1405     ReFree(FreeRegion),
1406
1407     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1408     ReStatic,
1409
1410     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1411     ReVar(RegionVid),
1412
1413     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1414     /// Should not exist after typeck.
1415     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1416
1417     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1418     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1419     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1420     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1421     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1422     /// from `U`.
1423     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1424
1425     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1426     ReErased,
1427 }
1428
1429 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1430 pub struct EarlyBoundRegion {
1431     pub def_id: DefId,
1432     pub index: u32,
1433     pub name: Symbol,
1434 }
1435
1436 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1437 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1438 pub struct ConstVid<'tcx> {
1439     pub index: u32,
1440     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1441 }
1442
1443 rustc_index::newtype_index! {
1444     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1445     pub struct RegionVid {
1446         DEBUG_FORMAT = custom,
1447     }
1448 }
1449
1450 impl Atom for RegionVid {
1451     fn index(self) -> usize {
1452         Idx::index(self)
1453     }
1454 }
1455
1456 rustc_index::newtype_index! {
1457     pub struct BoundVar { .. }
1458 }
1459
1460 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1461 #[derive(HashStable)]
1462 pub struct BoundTy {
1463     pub var: BoundVar,
1464     pub kind: BoundTyKind,
1465 }
1466
1467 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1468 #[derive(HashStable)]
1469 pub enum BoundTyKind {
1470     Anon,
1471     Param(Symbol),
1472 }
1473
1474 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1475     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1476         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1477     }
1478 }
1479
1480 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1481 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1482 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1483 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1484     pub item_def_id: DefId,
1485     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1486     pub ty: Ty<'tcx>,
1487 }
1488
1489 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<ExistentialProjection<'tcx>>;
1490
1491 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1492     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1493     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1494     /// then this function would return a `exists T. T: Iterator` existential trait
1495     /// reference.
1496     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1497         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1498         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1499         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1500         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1501     }
1502
1503     pub fn with_self_ty(
1504         &self,
1505         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1506         self_ty: Ty<'tcx>,
1507     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1508         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1509         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1510
1511         ty::ProjectionPredicate {
1512             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1513                 item_def_id: self.item_def_id,
1514                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1515             },
1516             ty: self.ty,
1517         }
1518     }
1519
1520     pub fn erase_self_ty(
1521         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1522         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1523     ) -> Self {
1524         // Assert there is a Self.
1525         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1526
1527         Self {
1528             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1529             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1530             ty: projection_predicate.ty,
1531         }
1532     }
1533 }
1534
1535 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1536     pub fn with_self_ty(
1537         &self,
1538         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1539         self_ty: Ty<'tcx>,
1540     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1541         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1542     }
1543
1544     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1545         self.skip_binder().item_def_id
1546     }
1547 }
1548
1549 /// Region utilities
1550 impl RegionKind {
1551     /// Is this region named by the user?
1552     pub fn has_name(&self) -> bool {
1553         match *self {
1554             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1555             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1556             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1557             RegionKind::ReStatic => true,
1558             RegionKind::ReVar(..) => false,
1559             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1560             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1561             RegionKind::ReErased => false,
1562         }
1563     }
1564
1565     #[inline]
1566     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1567         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1568     }
1569
1570     #[inline]
1571     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1572         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1573     }
1574
1575     #[inline]
1576     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1577         match *self {
1578             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1579             _ => false,
1580         }
1581     }
1582
1583     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1584     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1585     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1586     /// when moving a region out from inside binders:
1587     ///
1588     /// ```
1589     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1590     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1591     /// ```
1592     ///
1593     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1594     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1595     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1596     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1597     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1598     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1599     ///
1600     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1601     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1602     /// error (and should fail an assertion failure).
1603     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1604         match *self {
1605             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1606                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1607             }
1608             r => r,
1609         }
1610     }
1611
1612     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1613         let mut flags = TypeFlags::empty();
1614
1615         match *self {
1616             ty::ReVar(..) => {
1617                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1618                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1619                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1620             }
1621             ty::RePlaceholder(..) => {
1622                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1623                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1624                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1625             }
1626             ty::ReEarlyBound(..) => {
1627                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1628                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1629                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1630             }
1631             ty::ReFree { .. } => {
1632                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1633                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1634             }
1635             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1636                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1637             }
1638             ty::ReLateBound(..) => {
1639                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1640             }
1641             ty::ReErased => {
1642                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1643             }
1644         }
1645
1646         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1647
1648         flags
1649     }
1650
1651     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1652     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1653     ///
1654     /// ```
1655     /// impl<'a> Foo {
1656     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1657     ///
1658     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1659     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1660     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1661     ///            late-bound, appears only in fn args
1662     ///     {..}
1663     /// }
1664     /// ```
1665     ///
1666     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1667     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1668     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1669     /// function might return the `DefId` of a closure.
1670     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1671         match self {
1672             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1673             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1674             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1675         }
1676     }
1677 }
1678
1679 /// Type utilities
1680 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1681     #[inline(always)]
1682     pub fn kind(&self) -> &TyKind<'tcx> {
1683         &self.kind
1684     }
1685
1686     #[inline(always)]
1687     pub fn flags(&self) -> TypeFlags {
1688         self.flags
1689     }
1690
1691     #[inline]
1692     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1693         match self.kind() {
1694             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1695             _ => false,
1696         }
1697     }
1698
1699     #[inline]
1700     pub fn is_never(&self) -> bool {
1701         matches!(self.kind(), Never)
1702     }
1703
1704     #[inline]
1705     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1706         self.kind().is_primitive()
1707     }
1708
1709     #[inline]
1710     pub fn is_adt(&self) -> bool {
1711         matches!(self.kind(), Adt(..))
1712     }
1713
1714     #[inline]
1715     pub fn is_ref(&self) -> bool {
1716         matches!(self.kind(), Ref(..))
1717     }
1718
1719     #[inline]
1720     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1721         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1722     }
1723
1724     #[inline]
1725     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1726         matches!(self.kind(), Infer(_))
1727     }
1728
1729     #[inline]
1730     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1731         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1732     }
1733
1734     #[inline]
1735     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1736         *self.kind() == Bool
1737     }
1738
1739     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1740     #[inline]
1741     pub fn is_str(&self) -> bool {
1742         *self.kind() == Str
1743     }
1744
1745     #[inline]
1746     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1747         match self.kind() {
1748             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1749             _ => false,
1750         }
1751     }
1752
1753     #[inline]
1754     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1755         match self.kind() {
1756             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_) | Str),
1757             _ => false,
1758         }
1759     }
1760
1761     #[inline]
1762     pub fn is_array(&self) -> bool {
1763         matches!(self.kind(), Array(..))
1764     }
1765
1766     #[inline]
1767     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1768         match self.kind() {
1769             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1770             _ => false,
1771         }
1772     }
1773
1774     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1775         match self.kind() {
1776             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1777             Str => tcx.mk_mach_uint(ty::UintTy::U8),
1778             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1779         }
1780     }
1781
1782     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1783         match self.kind() {
1784             Adt(def, substs) => {
1785                 let variant = def.non_enum_variant();
1786                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1787
1788                 match f0_ty.kind() {
1789                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1790                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1791                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1792                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1793                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1794                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, f0_elem_ty)
1795                     }
1796                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1797                 }
1798             }
1799             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1800         }
1801     }
1802
1803     #[inline]
1804     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1805         matches!(self.kind(), Ref(..))
1806     }
1807
1808     #[inline]
1809     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1810         matches!(
1811             self.kind(),
1812             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1813                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1814         )
1815     }
1816
1817     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1818     #[inline]
1819     pub fn ref_mutability(&self) -> Option<hir::Mutability> {
1820         match self.kind() {
1821             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1822             _ => None,
1823         }
1824     }
1825
1826     #[inline]
1827     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1828         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1829     }
1830
1831     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1832     #[inline]
1833     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1834         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1835     }
1836
1837     #[inline]
1838     pub fn is_box(&self) -> bool {
1839         match self.kind() {
1840             Adt(def, _) => def.is_box(),
1841             _ => false,
1842         }
1843     }
1844
1845     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1846     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1847         match self.kind() {
1848             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1849             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1850         }
1851     }
1852
1853     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1854     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1855     /// contents are abstract to rustc.)
1856     #[inline]
1857     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1858         matches!(
1859             self.kind(),
1860             Bool | Char
1861                 | Int(_)
1862                 | Float(_)
1863                 | Uint(_)
1864                 | FnDef(..)
1865                 | FnPtr(_)
1866                 | RawPtr(_)
1867                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1868         )
1869     }
1870
1871     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1872     #[inline]
1873     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1874         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1875     }
1876
1877     #[inline]
1878     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1879         matches!(self.kind(), Dynamic(..))
1880     }
1881
1882     #[inline]
1883     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1884         match self.kind() {
1885             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
1886             _ => false,
1887         }
1888     }
1889
1890     #[inline]
1891     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1892         matches!(self.kind(), Closure(..))
1893     }
1894
1895     #[inline]
1896     pub fn is_generator(&self) -> bool {
1897         matches!(self.kind(), Generator(..))
1898     }
1899
1900     #[inline]
1901     pub fn is_integral(&self) -> bool {
1902         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1903     }
1904
1905     #[inline]
1906     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
1907         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1908     }
1909
1910     #[inline]
1911     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
1912         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1913     }
1914
1915     #[inline]
1916     pub fn is_char(&self) -> bool {
1917         matches!(self.kind(), Char)
1918     }
1919
1920     #[inline]
1921     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
1922         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1923     }
1924
1925     #[inline]
1926     pub fn is_signed(&self) -> bool {
1927         matches!(self.kind(), Int(_))
1928     }
1929
1930     #[inline]
1931     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
1932         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1933     }
1934
1935     #[inline]
1936     pub fn is_machine(&self) -> bool {
1937         matches!(self.kind(), Int(..) | Uint(..) | Float(..))
1938     }
1939
1940     #[inline]
1941     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
1942         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1943     }
1944
1945     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1946     ///
1947     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1948     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1949     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1950         match self.kind() {
1951             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1952                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1953             }
1954             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl: *mutbl }),
1955             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
1956             _ => None,
1957         }
1958     }
1959
1960     /// Returns the type of `ty[i]`.
1961     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
1962         match self.kind() {
1963             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
1964             _ => None,
1965         }
1966     }
1967
1968     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
1969         match self.kind() {
1970             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
1971             FnPtr(f) => *f,
1972             Error(_) => {
1973                 // ignore errors (#54954)
1974                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
1975             }
1976             Closure(..) => bug!(
1977                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
1978             ),
1979             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
1980         }
1981     }
1982
1983     #[inline]
1984     pub fn is_fn(&self) -> bool {
1985         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
1986     }
1987
1988     #[inline]
1989     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
1990         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
1991     }
1992
1993     #[inline]
1994     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
1995         matches!(self.kind(), Opaque(..))
1996     }
1997
1998     #[inline]
1999     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2000         match self.kind() {
2001             Adt(adt, _) => Some(adt),
2002             _ => None,
2003         }
2004     }
2005
2006     /// Iterates over tuple fields.
2007     /// Panics when called on anything but a tuple.
2008     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2009         match self.kind() {
2010             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2011             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2012         }
2013     }
2014
2015     /// Get the `i`-th element of a tuple.
2016     /// Panics when called on anything but a tuple.
2017     pub fn tuple_element_ty(&self, i: usize) -> Option<Ty<'tcx>> {
2018         match self.kind() {
2019             Tuple(substs) => substs.iter().nth(i).map(|field| field.expect_ty()),
2020             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2021         }
2022     }
2023
2024     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2025     //
2026     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2027     #[inline]
2028     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2029         match self.kind() {
2030             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2031             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2032                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2033             }
2034             _ => None,
2035         }
2036     }
2037
2038     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2039     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2040     //
2041     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2042     #[inline]
2043     pub fn discriminant_for_variant(
2044         &self,
2045         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2046         variant_index: VariantIdx,
2047     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2048         match self.kind() {
2049             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2050                 bug!("discriminant_for_variant called on zero variant enum");
2051             }
2052             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2053                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2054             }
2055             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2056                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2057             }
2058             _ => None,
2059         }
2060     }
2061
2062     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2063     pub fn discriminant_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2064         match self.kind() {
2065             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2066             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2067
2068             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2069                 let assoc_items =
2070                     tcx.associated_items(tcx.lang_items().discriminant_kind_trait().unwrap());
2071                 let discriminant_def_id = assoc_items.in_definition_order().next().unwrap().def_id;
2072                 tcx.mk_projection(discriminant_def_id, tcx.mk_substs([self.into()].iter()))
2073             }
2074
2075             ty::Bool
2076             | ty::Char
2077             | ty::Int(_)
2078             | ty::Uint(_)
2079             | ty::Float(_)
2080             | ty::Adt(..)
2081             | ty::Foreign(_)
2082             | ty::Str
2083             | ty::Array(..)
2084             | ty::Slice(_)
2085             | ty::RawPtr(_)
2086             | ty::Ref(..)
2087             | ty::FnDef(..)
2088             | ty::FnPtr(..)
2089             | ty::Dynamic(..)
2090             | ty::Closure(..)
2091             | ty::GeneratorWitness(..)
2092             | ty::Never
2093             | ty::Tuple(_)
2094             | ty::Error(_)
2095             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2096
2097             ty::Bound(..)
2098             | ty::Placeholder(_)
2099             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2100                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2101             }
2102         }
2103     }
2104
2105     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type.
2106     pub fn ptr_metadata_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2107         // FIXME: should this normalize?
2108         let tail = tcx.struct_tail_without_normalization(self);
2109         match tail.kind() {
2110             // Sized types
2111             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2112             | ty::Uint(_)
2113             | ty::Int(_)
2114             | ty::Bool
2115             | ty::Float(_)
2116             | ty::FnDef(..)
2117             | ty::FnPtr(_)
2118             | ty::RawPtr(..)
2119             | ty::Char
2120             | ty::Ref(..)
2121             | ty::Generator(..)
2122             | ty::GeneratorWitness(..)
2123             | ty::Array(..)
2124             | ty::Closure(..)
2125             | ty::Never
2126             | ty::Error(_)
2127             | ty::Foreign(..)
2128             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2129             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2130             | ty::Adt(..)
2131             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2132             // a.k.a. unit type, which is Sized
2133             | ty::Tuple(..) => tcx.types.unit,
2134
2135             ty::Str | ty::Slice(_) => tcx.types.usize,
2136             ty::Dynamic(..) => {
2137                 let dyn_metadata = tcx.lang_items().dyn_metadata().unwrap();
2138                 tcx.type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()])
2139             },
2140
2141             ty::Projection(_)
2142             | ty::Param(_)
2143             | ty::Opaque(..)
2144             | ty::Infer(ty::TyVar(_))
2145             | ty::Bound(..)
2146             | ty::Placeholder(..)
2147             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2148                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?}", tail)
2149             }
2150         }
2151     }
2152
2153     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2154     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2155     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2156     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2157     /// function converts such a special type into the closure
2158     /// kind. To go the other way, use
2159     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2160     ///
2161     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2162     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2163     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2164     /// is complete, that type variable will be unified.
2165     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2166         match self.kind() {
2167             Int(int_ty) => match int_ty {
2168                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2169                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2170                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2171                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2172             },
2173
2174             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2175             // closure type is not yet known
2176             Bound(..) | Infer(_) => None,
2177
2178             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2179
2180             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2181         }
2182     }
2183
2184     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2185     ///
2186     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2187     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2188     ///
2189     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2190     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2191     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2192     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2193     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2194     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2195         match self.kind() {
2196             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2197             | ty::Uint(_)
2198             | ty::Int(_)
2199             | ty::Bool
2200             | ty::Float(_)
2201             | ty::FnDef(..)
2202             | ty::FnPtr(_)
2203             | ty::RawPtr(..)
2204             | ty::Char
2205             | ty::Ref(..)
2206             | ty::Generator(..)
2207             | ty::GeneratorWitness(..)
2208             | ty::Array(..)
2209             | ty::Closure(..)
2210             | ty::Never
2211             | ty::Error(_) => true,
2212
2213             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2214
2215             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2216
2217             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2218
2219             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2220
2221             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2222
2223             ty::Bound(..)
2224             | ty::Placeholder(..)
2225             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2226                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2227             }
2228         }
2229     }
2230 }