]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/sty.rs
Rollup merge of #104882 - lcnr:notify-ocx, r=Mark-Simulacrum
[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_hir::LangItem;
21 use rustc_index::vec::Idx;
22 use rustc_macros::HashStable;
23 use rustc_span::symbol::{kw, sym, Symbol};
24 use rustc_span::Span;
25 use rustc_target::abi::VariantIdx;
26 use rustc_target::spec::abi;
27 use std::borrow::Cow;
28 use std::cmp::Ordering;
29 use std::fmt;
30 use std::marker::PhantomData;
31 use std::ops::{ControlFlow, Deref, Range};
32 use ty::util::IntTypeExt;
33
34 use rustc_type_ir::sty::TyKind::*;
35 use rustc_type_ir::RegionKind as IrRegionKind;
36 use rustc_type_ir::TyKind as IrTyKind;
37
38 // Re-export the `TyKind` from `rustc_type_ir` here for convenience
39 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
40 pub type TyKind<'tcx> = IrTyKind<TyCtxt<'tcx>>;
41 pub type RegionKind<'tcx> = IrRegionKind<TyCtxt<'tcx>>;
42
43 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
44 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
45 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
46     pub ty: Ty<'tcx>,
47     pub mutbl: hir::Mutability,
48 }
49
50 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
51 #[derive(HashStable)]
52 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
53 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
54 pub struct FreeRegion {
55     pub scope: DefId,
56     pub bound_region: BoundRegionKind,
57 }
58
59 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
60 #[derive(HashStable)]
61 pub enum BoundRegionKind {
62     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
63     BrAnon(u32, Option<Span>),
64
65     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
66     ///
67     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
68     /// the event of shadowing.
69     BrNamed(DefId, Symbol),
70
71     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
72     /// to a closure
73     BrEnv,
74 }
75
76 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
77 #[derive(HashStable)]
78 pub struct BoundRegion {
79     pub var: BoundVar,
80     pub kind: BoundRegionKind,
81 }
82
83 impl BoundRegionKind {
84     pub fn is_named(&self) -> bool {
85         match *self {
86             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
87             _ => false,
88         }
89     }
90
91     pub fn get_name(&self) -> Option<Symbol> {
92         if self.is_named() {
93             match *self {
94                 BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => return Some(name),
95                 _ => unreachable!(),
96             }
97         }
98
99         None
100     }
101 }
102
103 pub trait Article {
104     fn article(&self) -> &'static str;
105 }
106
107 impl<'tcx> Article for TyKind<'tcx> {
108     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
109     fn article(&self) -> &'static str {
110         match self {
111             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
112             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
113             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
114             // to not compile felt too harsh.
115             Error(_) => "a",
116             _ => "a",
117         }
118     }
119 }
120
121 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
122 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
123 static_assert_size!(TyKind<'_>, 32);
124
125 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
126 /// ```ignore (illustrative)
127 /// struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
128 /// ```
129 /// where:
130 ///
131 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
132 ///   in scope on the function that defined the closure,
133 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
134 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
135 ///   `Ty::to_opt_closure_kind` for details.
136 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
137 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
138 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
139 ///   specified above.
140 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
141 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if a U field represents a by-ref upvar,
142 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
143 ///
144 /// So, for example, given this function:
145 /// ```ignore (illustrative)
146 /// fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
147 ///      do(|| data.count += 1)
148 /// }
149 /// ```
150 /// the type of the closure would be something like:
151 /// ```ignore (illustrative)
152 /// struct Closure<'a, T, U>(...U);
153 /// ```
154 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
155 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
156 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
157 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
158 /// instances with the expected upvar types:
159 /// ```ignore (illustrative)
160 /// impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
161 ///     ...
162 /// }
163 /// ```
164 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
165 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
166 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
167 ///
168 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
169 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
170 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
171 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
172 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
173 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
174 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
175 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
176 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
177 /// if one of them happens to be a reference to something that the
178 /// creating fn owns.
179 ///
180 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
181 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
182 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
183 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
184 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
185 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
186 /// out later.
187 ///
188 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
189 /// original function then? The answer is that codegen may need them
190 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
191 /// closure could capture no variables but still make use of some
192 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
193 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
194 ///
195 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
196 /// closures from capturing themselves (except via a trait
197 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
198 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
199 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
200 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
201 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
202 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
203 ///
204 /// ## Generators
205 ///
206 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
207 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
208 /// following type parameters:
209 ///
210 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
211 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
212 ///   inside the generator.
213 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
214 ///   `yield` inside the generator.
215 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
216 ///   completion of the generator.
217 /// * `GW`: The "generator witness".
218 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
219 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
220     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
221     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
222     ///
223     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
224     /// when monomorphizing.
225     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
226 }
227
228 /// Struct returned by `split()`.
229 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
230     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
231     pub closure_kind_ty: T,
232     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
233     pub tupled_upvars_ty: T,
234 }
235
236 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
237     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
238     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
239     pub fn new(
240         tcx: TyCtxt<'tcx>,
241         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
242     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
243         ClosureSubsts {
244             substs: tcx.mk_substs(
245                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
246                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
247                         .iter()
248                         .map(|&ty| ty.into()),
249                 ),
250             ),
251         }
252     }
253
254     /// Divides the closure substs into their respective components.
255     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
256     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
257         match self.substs[..] {
258             [
259                 ref parent_substs @ ..,
260                 closure_kind_ty,
261                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
262                 tupled_upvars_ty,
263             ] => ClosureSubstsParts {
264                 parent_substs,
265                 closure_kind_ty,
266                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
267                 tupled_upvars_ty,
268             },
269             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
270         }
271     }
272
273     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
274     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
275     ///
276     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
277     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
278     pub fn is_valid(self) -> bool {
279         self.substs.len() >= 3
280             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
281     }
282
283     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
284     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
285         self.split().parent_substs
286     }
287
288     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
289     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
290     /// empty iterator is returned.
291     #[inline]
292     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
293         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
294             TyKind::Error(_) => None,
295             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
296             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
297             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
298         }
299         .into_iter()
300         .flatten()
301     }
302
303     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
304     #[inline]
305     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
306         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
307     }
308
309     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
310     /// variable during inference. To get the closure kind during
311     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
312     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
313         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
314     }
315
316     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
317     /// closure.
318     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
319     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
320     // see `rustc_hir_analysis::check::closure`.
321     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
322         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
323     }
324
325     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
326     /// of an inference context, because in that context we know that
327     /// there are no type variables.
328     ///
329     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
330     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
331         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
332     }
333
334     /// Extracts the signature from the closure.
335     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
336         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
337         match ty.kind() {
338             ty::FnPtr(sig) => *sig,
339             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
340         }
341     }
342
343     pub fn print_as_impl_trait(self) -> ty::print::PrintClosureAsImpl<'tcx> {
344         ty::print::PrintClosureAsImpl { closure: self }
345     }
346 }
347
348 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
349 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
350 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
351     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
352 }
353
354 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
355     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
356     pub resume_ty: T,
357     pub yield_ty: T,
358     pub return_ty: T,
359     pub witness: T,
360     pub tupled_upvars_ty: T,
361 }
362
363 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
364     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
365     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
366     pub fn new(
367         tcx: TyCtxt<'tcx>,
368         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
369     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
370         GeneratorSubsts {
371             substs: tcx.mk_substs(
372                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
373                     [
374                         parts.resume_ty,
375                         parts.yield_ty,
376                         parts.return_ty,
377                         parts.witness,
378                         parts.tupled_upvars_ty,
379                     ]
380                     .iter()
381                     .map(|&ty| ty.into()),
382                 ),
383             ),
384         }
385     }
386
387     /// Divides the generator substs into their respective components.
388     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
389     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
390         match self.substs[..] {
391             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
392                 GeneratorSubstsParts {
393                     parent_substs,
394                     resume_ty,
395                     yield_ty,
396                     return_ty,
397                     witness,
398                     tupled_upvars_ty,
399                 }
400             }
401             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
402         }
403     }
404
405     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
406     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
407     ///
408     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
409     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
410     pub fn is_valid(self) -> bool {
411         self.substs.len() >= 5
412             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
413     }
414
415     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
416     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
417         self.split().parent_substs
418     }
419
420     /// This describes the types that can be contained in a generator.
421     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
422     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
423     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
424     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
425     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
426         self.split().witness.expect_ty()
427     }
428
429     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
430     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
431     /// empty iterator is returned.
432     #[inline]
433     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
434         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
435             TyKind::Error(_) => None,
436             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
437             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
438             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
439         }
440         .into_iter()
441         .flatten()
442     }
443
444     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
445     #[inline]
446     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
447         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
448     }
449
450     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
451     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
452         self.split().resume_ty.expect_ty()
453     }
454
455     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
456     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
457         self.split().yield_ty.expect_ty()
458     }
459
460     /// Returns the type representing the return type of the generator.
461     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
462         self.split().return_ty.expect_ty()
463     }
464
465     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
466     /// and return types.
467     ///
468     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
469     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
470     /// function should be removed.
471     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
472         ty::Binder::dummy(self.sig())
473     }
474
475     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
476     /// and return types.
477     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
478         ty::GenSig {
479             resume_ty: self.resume_ty(),
480             yield_ty: self.yield_ty(),
481             return_ty: self.return_ty(),
482         }
483     }
484 }
485
486 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
487     /// Generator has not been resumed yet.
488     pub const UNRESUMED: usize = 0;
489     /// Generator has returned or is completed.
490     pub const RETURNED: usize = 1;
491     /// Generator has been poisoned.
492     pub const POISONED: usize = 2;
493
494     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
495     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
496     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
497
498     /// The valid variant indices of this generator.
499     #[inline]
500     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
501         // FIXME requires optimized MIR
502         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
503         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
504     }
505
506     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
507     /// out of range.
508     #[inline]
509     pub fn discriminant_for_variant(
510         &self,
511         def_id: DefId,
512         tcx: TyCtxt<'tcx>,
513         variant_index: VariantIdx,
514     ) -> Discr<'tcx> {
515         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
516         // the same as the variant index.
517         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
518         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
519     }
520
521     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
522     /// variant indices.
523     #[inline]
524     pub fn discriminants(
525         self,
526         def_id: DefId,
527         tcx: TyCtxt<'tcx>,
528     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
529         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
530             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
531         })
532     }
533
534     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
535     /// variant `v`.
536     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
537         match v.as_usize() {
538             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
539             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
540             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
541             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
542         }
543     }
544
545     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
546     #[inline]
547     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
548         tcx.types.u32
549     }
550
551     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
552     /// It is calculated in rustc_mir_transform::generator::StateTransform.
553     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
554     ///
555     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
556     /// be repeated in multiple variants.
557     #[inline]
558     pub fn state_tys(
559         self,
560         def_id: DefId,
561         tcx: TyCtxt<'tcx>,
562     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
563         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
564         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
565             variant
566                 .iter()
567                 .map(move |field| ty::EarlyBinder(layout.field_tys[*field]).subst(tcx, self.substs))
568         })
569     }
570
571     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
572     /// variant.
573     #[inline]
574     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
575         self.upvar_tys()
576     }
577 }
578
579 #[derive(Debug, Copy, Clone, HashStable)]
580 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
581     Closure(SubstsRef<'tcx>),
582     Generator(SubstsRef<'tcx>),
583 }
584
585 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
586     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
587     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
588     /// empty iterator is returned.
589     #[inline]
590     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
591         let tupled_tys = match self {
592             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
593             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
594         };
595
596         match tupled_tys.kind() {
597             TyKind::Error(_) => None,
598             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
599             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
600             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
601         }
602         .into_iter()
603         .flatten()
604     }
605
606     #[inline]
607     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
608         match self {
609             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
610             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
611         }
612     }
613 }
614
615 /// An inline const is modeled like
616 /// ```ignore (illustrative)
617 /// const InlineConst<'l0...'li, T0...Tj, R>: R;
618 /// ```
619 /// where:
620 ///
621 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
622 ///   inherited from the item that defined the inline const,
623 /// - R represents the type of the constant.
624 ///
625 /// When the inline const is instantiated, `R` is substituted as the actual inferred
626 /// type of the constant. The reason that `R` is represented as an extra type parameter
627 /// is the same reason that [`ClosureSubsts`] have `CS` and `U` as type parameters:
628 /// inline const can reference lifetimes that are internal to the creating function.
629 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable)]
630 pub struct InlineConstSubsts<'tcx> {
631     /// Generic parameters from the enclosing item,
632     /// concatenated with the inferred type of the constant.
633     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
634 }
635
636 /// Struct returned by `split()`.
637 pub struct InlineConstSubstsParts<'tcx, T> {
638     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
639     pub ty: T,
640 }
641
642 impl<'tcx> InlineConstSubsts<'tcx> {
643     /// Construct `InlineConstSubsts` from `InlineConstSubstsParts`.
644     pub fn new(
645         tcx: TyCtxt<'tcx>,
646         parts: InlineConstSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
647     ) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
648         InlineConstSubsts {
649             substs: tcx.mk_substs(
650                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(std::iter::once(parts.ty.into())),
651             ),
652         }
653     }
654
655     /// Divides the inline const substs into their respective components.
656     /// The ordering assumed here must match that used by `InlineConstSubsts::new` above.
657     fn split(self) -> InlineConstSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
658         match self.substs[..] {
659             [ref parent_substs @ .., ty] => InlineConstSubstsParts { parent_substs, ty },
660             _ => bug!("inline const substs missing synthetics"),
661         }
662     }
663
664     /// Returns the substitutions of the inline const's parent.
665     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
666         self.split().parent_substs
667     }
668
669     /// Returns the type of this inline const.
670     pub fn ty(self) -> Ty<'tcx> {
671         self.split().ty.expect_ty()
672     }
673 }
674
675 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
676 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
677 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
678     /// E.g., `Iterator`.
679     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
680     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
681     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
682     /// E.g., `Send`.
683     AutoTrait(DefId),
684 }
685
686 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
687     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
688     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
689     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
690         use self::ExistentialPredicate::*;
691         match (*self, *other) {
692             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
693             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
694                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
695             }
696             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
697                 tcx.def_path_hash(*a).cmp(&tcx.def_path_hash(*b))
698             }
699             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
700             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
701             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
702             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
703         }
704     }
705 }
706
707 pub type PolyExistentialPredicate<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>;
708
709 impl<'tcx> PolyExistentialPredicate<'tcx> {
710     /// Given an existential predicate like `?Self: PartialEq<u32>` (e.g., derived from `dyn PartialEq<u32>`),
711     /// and a concrete type `self_ty`, returns a full predicate where the existentially quantified variable `?Self`
712     /// has been replaced with `self_ty` (e.g., `self_ty: PartialEq<u32>`, in our example).
713     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
714         use crate::ty::ToPredicate;
715         match self.skip_binder() {
716             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
717                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
718             }
719             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
720                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
721             }
722             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
723                 let trait_ref = self.rebind(tcx.mk_trait_ref(did, [self_ty]));
724                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
725             }
726         }
727     }
728 }
729
730 impl<'tcx> List<ty::PolyExistentialPredicate<'tcx>> {
731     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
732     ///
733     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
734     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
735     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
736     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
737     /// object.
738     ///
739     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
740     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
741     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
742     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
743     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
744     /// a rather non-trivial task).
745     ///
746     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
747     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
748     /// are the set `{Sync}`.
749     ///
750     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
751     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
752     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
753     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
754     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
755     /// and destructor.
756     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
757         self[0]
758             .map_bound(|this| match this {
759                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
760                 _ => None,
761             })
762             .transpose()
763     }
764
765     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
766         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
767     }
768
769     #[inline]
770     pub fn projection_bounds<'a>(
771         &'a self,
772     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
773         self.iter().filter_map(|predicate| {
774             predicate
775                 .map_bound(|pred| match pred {
776                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
777                     _ => None,
778                 })
779                 .transpose()
780         })
781     }
782
783     #[inline]
784     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + Captures<'tcx> + 'a {
785         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
786             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
787             _ => None,
788         })
789     }
790 }
791
792 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
793 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
794 /// ```ignore (illustrative)
795 /// T: Foo<U>
796 /// ```
797 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
798 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
799 /// and `U` as parameter 1.
800 ///
801 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
802 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
803 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
804 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
805 pub struct TraitRef<'tcx> {
806     pub def_id: DefId,
807     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
808 }
809
810 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
811     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
812         TraitRef { def_id, substs }
813     }
814
815     pub fn with_self_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> Self {
816         tcx.mk_trait_ref(
817             self.def_id,
818             [self_ty.into()].into_iter().chain(self.substs.iter().skip(1)),
819         )
820     }
821
822     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
823     /// are the parameters defined on trait.
824     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>> {
825         ty::Binder::dummy(TraitRef {
826             def_id,
827             substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id),
828         })
829     }
830
831     #[inline]
832     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
833         self.substs.type_at(0)
834     }
835
836     pub fn from_method(
837         tcx: TyCtxt<'tcx>,
838         trait_id: DefId,
839         substs: SubstsRef<'tcx>,
840     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
841         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
842         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
843     }
844 }
845
846 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>>;
847
848 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
849     pub fn self_ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
850         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
851     }
852
853     pub fn def_id(&self) -> DefId {
854         self.skip_binder().def_id
855     }
856 }
857
858 impl rustc_errors::IntoDiagnosticArg for PolyTraitRef<'_> {
859     fn into_diagnostic_arg(self) -> rustc_errors::DiagnosticArgValue<'static> {
860         self.to_string().into_diagnostic_arg()
861     }
862 }
863
864 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
865 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
866 /// ```ignore (illustrative)
867 /// exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
868 /// ```
869 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
870 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
871 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
872 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
873 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
874     pub def_id: DefId,
875     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
876 }
877
878 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
879     pub fn erase_self_ty(
880         tcx: TyCtxt<'tcx>,
881         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
882     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
883         // Assert there is a Self.
884         trait_ref.substs.type_at(0);
885
886         ty::ExistentialTraitRef {
887             def_id: trait_ref.def_id,
888             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
889         }
890     }
891
892     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
893     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
894     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
895     /// or some placeholder type.
896     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
897         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
898         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
899
900         tcx.mk_trait_ref(self.def_id, [self_ty.into()].into_iter().chain(self.substs.iter()))
901     }
902 }
903
904 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>;
905
906 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
907     pub fn def_id(&self) -> DefId {
908         self.skip_binder().def_id
909     }
910
911     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
912     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
913     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
914     /// or some placeholder type.
915     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
916         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
917     }
918 }
919
920 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
921 #[derive(HashStable)]
922 pub enum BoundVariableKind {
923     Ty(BoundTyKind),
924     Region(BoundRegionKind),
925     Const,
926 }
927
928 impl BoundVariableKind {
929     pub fn expect_region(self) -> BoundRegionKind {
930         match self {
931             BoundVariableKind::Region(lt) => lt,
932             _ => bug!("expected a region, but found another kind"),
933         }
934     }
935
936     pub fn expect_ty(self) -> BoundTyKind {
937         match self {
938             BoundVariableKind::Ty(ty) => ty,
939             _ => bug!("expected a type, but found another kind"),
940         }
941     }
942
943     pub fn expect_const(self) {
944         match self {
945             BoundVariableKind::Const => (),
946             _ => bug!("expected a const, but found another kind"),
947         }
948     }
949 }
950
951 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
952 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
953 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
954 /// Binder<'tcx, TraitRef>`). Note that when we instantiate,
955 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
956 /// type from `Binder<'tcx, T>` to just `T` (see
957 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
958 ///
959 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
960 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
961 #[derive(HashStable, Lift)]
962 pub struct Binder<'tcx, T>(T, &'tcx List<BoundVariableKind>);
963
964 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T>
965 where
966     T: TypeVisitable<'tcx>,
967 {
968     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
969     /// contain any bound vars that would be bound by the
970     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
971     /// different binding level.
972     pub fn dummy(value: T) -> Binder<'tcx, T> {
973         assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
974         Binder(value, ty::List::empty())
975     }
976
977     pub fn bind_with_vars(value: T, vars: &'tcx List<BoundVariableKind>) -> Binder<'tcx, T> {
978         if cfg!(debug_assertions) {
979             let mut validator = ValidateBoundVars::new(vars);
980             value.visit_with(&mut validator);
981         }
982         Binder(value, vars)
983     }
984 }
985
986 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T> {
987     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
988     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
989     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
990     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
991     /// `replace_late_bound_regions` or something like
992     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
993     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
994     /// are doing some sort of test that does not involve bound
995     /// regions, or you are being very careful about your depth
996     /// accounting.
997     ///
998     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
999     ///
1000     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1001     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1002     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1003     pub fn skip_binder(self) -> T {
1004         self.0
1005     }
1006
1007     pub fn bound_vars(&self) -> &'tcx List<BoundVariableKind> {
1008         self.1
1009     }
1010
1011     pub fn as_ref(&self) -> Binder<'tcx, &T> {
1012         Binder(&self.0, self.1)
1013     }
1014
1015     pub fn as_deref(&self) -> Binder<'tcx, &T::Target>
1016     where
1017         T: Deref,
1018     {
1019         Binder(&self.0, self.1)
1020     }
1021
1022     pub fn map_bound_ref_unchecked<F, U>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1023     where
1024         F: FnOnce(&T) -> U,
1025     {
1026         let value = f(&self.0);
1027         Binder(value, self.1)
1028     }
1029
1030     pub fn map_bound_ref<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1031     where
1032         F: FnOnce(&T) -> U,
1033     {
1034         self.as_ref().map_bound(f)
1035     }
1036
1037     pub fn map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1038     where
1039         F: FnOnce(T) -> U,
1040     {
1041         let value = f(self.0);
1042         if cfg!(debug_assertions) {
1043             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1044             value.visit_with(&mut validator);
1045         }
1046         Binder(value, self.1)
1047     }
1048
1049     pub fn try_map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>, E>(self, f: F) -> Result<Binder<'tcx, U>, E>
1050     where
1051         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
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         Ok(Binder(value, self.1))
1059     }
1060
1061     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1062     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1063     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1064     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1065     ///
1066     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1067     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1068     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1069     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1070     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<'tcx, U>
1071     where
1072         U: TypeVisitable<'tcx>,
1073     {
1074         if cfg!(debug_assertions) {
1075             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.bound_vars());
1076             value.visit_with(&mut validator);
1077         }
1078         Binder(value, self.1)
1079     }
1080
1081     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1082     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1083     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1084     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1085     ///
1086     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1087     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1088     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1089     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1090     /// would not be that useful.)
1091     pub fn no_bound_vars(self) -> Option<T>
1092     where
1093         T: TypeVisitable<'tcx>,
1094     {
1095         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1096     }
1097
1098     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1099     /// level as the original, returning two distinct binders.
1100     ///
1101     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1102     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1103     /// bound in the resulting return values.
1104     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<'tcx, U>, Binder<'tcx, V>)
1105     where
1106         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1107     {
1108         let (u, v) = f(self.0);
1109         (Binder(u, self.1), Binder(v, self.1))
1110     }
1111 }
1112
1113 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, Option<T>> {
1114     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<'tcx, T>> {
1115         let bound_vars = self.1;
1116         self.0.map(|v| Binder(v, bound_vars))
1117     }
1118 }
1119
1120 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1121 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1122 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1123 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1124 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1125     /// The parameters of the associated item.
1126     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1127
1128     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1129     ///
1130     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1131     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`,
1132     /// aka. `tcx.parent(item_def_id).unwrap()`.
1133     pub item_def_id: DefId,
1134 }
1135
1136 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1137     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1138         match tcx.def_kind(self.item_def_id) {
1139             DefKind::AssocTy | DefKind::AssocConst => tcx.parent(self.item_def_id),
1140             DefKind::ImplTraitPlaceholder => {
1141                 tcx.parent(tcx.impl_trait_in_trait_parent(self.item_def_id))
1142             }
1143             kind => bug!("unexpected DefKind in ProjectionTy: {kind:?}"),
1144         }
1145     }
1146
1147     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1148     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1149     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1150     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1151         &self,
1152         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1153     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1154         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1155         assert_eq!(tcx.def_kind(def_id), DefKind::Trait);
1156         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1157         (
1158             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1159             &self.substs[trait_generics.count()..],
1160         )
1161     }
1162
1163     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1164     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1165     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1166     ///
1167     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1168     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1169     /// as well.
1170     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1171         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1172         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1173     }
1174
1175     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1176         self.substs.type_at(0)
1177     }
1178 }
1179
1180 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1181 pub struct GenSig<'tcx> {
1182     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1183     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1184     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1185 }
1186
1187 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<'tcx, GenSig<'tcx>>;
1188
1189 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1190 /// decided to use to refer to the input/output types.
1191 ///
1192 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1193 /// - `output`: is the return type.
1194 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1195 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1196 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1197 pub struct FnSig<'tcx> {
1198     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1199     pub c_variadic: bool,
1200     pub unsafety: hir::Unsafety,
1201     pub abi: abi::Abi,
1202 }
1203
1204 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1205     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1206         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1207     }
1208
1209     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1210         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1211     }
1212
1213     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1214     // method.
1215     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1216         FnSig {
1217             inputs_and_output: List::empty(),
1218             c_variadic: false,
1219             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1220             abi: abi::Abi::Rust,
1221         }
1222     }
1223 }
1224
1225 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>;
1226
1227 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1228     #[inline]
1229     pub fn inputs(&self) -> Binder<'tcx, &'tcx [Ty<'tcx>]> {
1230         self.map_bound_ref_unchecked(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1231     }
1232     #[inline]
1233     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1234         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1235     }
1236     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1237         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1238     }
1239     #[inline]
1240     pub fn output(&self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1241         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1242     }
1243     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1244         self.skip_binder().c_variadic
1245     }
1246     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1247         self.skip_binder().unsafety
1248     }
1249     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1250         self.skip_binder().abi
1251     }
1252 }
1253
1254 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>>;
1255
1256 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1257 #[derive(HashStable)]
1258 pub struct ParamTy {
1259     pub index: u32,
1260     pub name: Symbol,
1261 }
1262
1263 impl<'tcx> ParamTy {
1264     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1265         ParamTy { index, name }
1266     }
1267
1268     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1269         ParamTy::new(def.index, def.name)
1270     }
1271
1272     #[inline]
1273     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1274         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1275     }
1276
1277     pub fn span_from_generics(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, item_with_generics: DefId) -> Span {
1278         let generics = tcx.generics_of(item_with_generics);
1279         let type_param = generics.type_param(self, tcx);
1280         tcx.def_span(type_param.def_id)
1281     }
1282 }
1283
1284 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1285 #[derive(HashStable)]
1286 pub struct ParamConst {
1287     pub index: u32,
1288     pub name: Symbol,
1289 }
1290
1291 impl ParamConst {
1292     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1293         ParamConst { index, name }
1294     }
1295
1296     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1297         ParamConst::new(def.index, def.name)
1298     }
1299 }
1300
1301 /// Use this rather than `RegionKind`, whenever possible.
1302 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, HashStable)]
1303 #[rustc_pass_by_value]
1304 pub struct Region<'tcx>(pub Interned<'tcx, RegionKind<'tcx>>);
1305
1306 impl<'tcx> Deref for Region<'tcx> {
1307     type Target = RegionKind<'tcx>;
1308
1309     #[inline]
1310     fn deref(&self) -> &RegionKind<'tcx> {
1311         &self.0.0
1312     }
1313 }
1314
1315 impl<'tcx> fmt::Debug for Region<'tcx> {
1316     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1317         write!(f, "{:?}", self.kind())
1318     }
1319 }
1320
1321 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1322 #[derive(HashStable)]
1323 pub struct EarlyBoundRegion {
1324     pub def_id: DefId,
1325     pub index: u32,
1326     pub name: Symbol,
1327 }
1328
1329 impl fmt::Debug for EarlyBoundRegion {
1330     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1331         write!(f, "{}, {}", self.index, self.name)
1332     }
1333 }
1334
1335 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1336 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
1337 #[derive(HashStable, TyEncodable, TyDecodable)]
1338 pub struct ConstVid<'tcx> {
1339     pub index: u32,
1340     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1341 }
1342
1343 rustc_index::newtype_index! {
1344     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1345     #[derive(HashStable)]
1346     pub struct RegionVid {
1347         DEBUG_FORMAT = custom,
1348     }
1349 }
1350
1351 impl Atom for RegionVid {
1352     fn index(self) -> usize {
1353         Idx::index(self)
1354     }
1355 }
1356
1357 rustc_index::newtype_index! {
1358     #[derive(HashStable)]
1359     pub struct BoundVar { .. }
1360 }
1361
1362 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1363 #[derive(HashStable)]
1364 pub struct BoundTy {
1365     pub var: BoundVar,
1366     pub kind: BoundTyKind,
1367 }
1368
1369 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1370 #[derive(HashStable)]
1371 pub enum BoundTyKind {
1372     Anon,
1373     Param(Symbol),
1374 }
1375
1376 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1377     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1378         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1379     }
1380 }
1381
1382 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1383 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1384 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1385 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1386     pub item_def_id: DefId,
1387     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1388     pub term: Term<'tcx>,
1389 }
1390
1391 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>;
1392
1393 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1394     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1395     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1396     /// then this function would return an `exists T. T: Iterator` existential trait
1397     /// reference.
1398     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1399         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1400         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1401         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1402         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1403     }
1404
1405     pub fn with_self_ty(
1406         &self,
1407         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1408         self_ty: Ty<'tcx>,
1409     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1410         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1411         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1412
1413         ty::ProjectionPredicate {
1414             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1415                 item_def_id: self.item_def_id,
1416                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1417             },
1418             term: self.term,
1419         }
1420     }
1421
1422     pub fn erase_self_ty(
1423         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1424         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1425     ) -> Self {
1426         // Assert there is a Self.
1427         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1428
1429         Self {
1430             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1431             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1432             term: projection_predicate.term,
1433         }
1434     }
1435 }
1436
1437 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1438     pub fn with_self_ty(
1439         &self,
1440         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1441         self_ty: Ty<'tcx>,
1442     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1443         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1444     }
1445
1446     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1447         self.skip_binder().item_def_id
1448     }
1449 }
1450
1451 /// Region utilities
1452 impl<'tcx> Region<'tcx> {
1453     pub fn kind(self) -> RegionKind<'tcx> {
1454         *self.0.0
1455     }
1456
1457     pub fn get_name(self) -> Option<Symbol> {
1458         if self.has_name() {
1459             let name = match *self {
1460                 ty::ReEarlyBound(ebr) => Some(ebr.name),
1461                 ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.get_name(),
1462                 ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.get_name(),
1463                 ty::ReStatic => Some(kw::StaticLifetime),
1464                 ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.get_name(),
1465                 _ => None,
1466             };
1467
1468             return name;
1469         }
1470
1471         None
1472     }
1473
1474     /// Is this region named by the user?
1475     pub fn has_name(self) -> bool {
1476         match *self {
1477             ty::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1478             ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1479             ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1480             ty::ReStatic => true,
1481             ty::ReVar(..) => false,
1482             ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1483             ty::ReErased => false,
1484         }
1485     }
1486
1487     #[inline]
1488     pub fn is_static(self) -> bool {
1489         matches!(*self, ty::ReStatic)
1490     }
1491
1492     #[inline]
1493     pub fn is_erased(self) -> bool {
1494         matches!(*self, ty::ReErased)
1495     }
1496
1497     #[inline]
1498     pub fn is_late_bound(self) -> bool {
1499         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1500     }
1501
1502     #[inline]
1503     pub fn is_placeholder(self) -> bool {
1504         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1505     }
1506
1507     #[inline]
1508     pub fn bound_at_or_above_binder(self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1509         match *self {
1510             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1511             _ => false,
1512         }
1513     }
1514
1515     pub fn type_flags(self) -> TypeFlags {
1516         let mut flags = TypeFlags::empty();
1517
1518         match *self {
1519             ty::ReVar(..) => {
1520                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1521                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1522                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1523             }
1524             ty::RePlaceholder(..) => {
1525                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1526                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1527                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1528             }
1529             ty::ReEarlyBound(..) => {
1530                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1531                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1532                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1533             }
1534             ty::ReFree { .. } => {
1535                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1536                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1537             }
1538             ty::ReStatic => {
1539                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1540             }
1541             ty::ReLateBound(..) => {
1542                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1543             }
1544             ty::ReErased => {
1545                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1546             }
1547         }
1548
1549         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1550
1551         flags
1552     }
1553
1554     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1555     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1556     ///
1557     /// ```ignore (illustrative)
1558     /// impl<'a> Foo {
1559     /// //   ^^ -- early bound, declared on an impl
1560     ///
1561     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1562     /// //         ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1563     /// //         |   early-bound, appears in where-clauses
1564     /// //         late-bound, appears only in fn args
1565     ///     {..}
1566     /// }
1567     /// ```
1568     ///
1569     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1570     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1571     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1572     /// function might return the `DefId` of a closure.
1573     pub fn free_region_binding_scope(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1574         match *self {
1575             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id),
1576             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1577             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1578         }
1579     }
1580
1581     /// True for free regions other than `'static`.
1582     pub fn is_free(self) -> bool {
1583         matches!(*self, ty::ReEarlyBound(_) | ty::ReFree(_))
1584     }
1585
1586     /// True if `self` is a free region or static.
1587     pub fn is_free_or_static(self) -> bool {
1588         match *self {
1589             ty::ReStatic => true,
1590             _ => self.is_free(),
1591         }
1592     }
1593
1594     pub fn is_var(self) -> bool {
1595         matches!(self.kind(), ty::ReVar(_))
1596     }
1597 }
1598
1599 /// Type utilities
1600 impl<'tcx> Ty<'tcx> {
1601     #[inline(always)]
1602     pub fn kind(self) -> &'tcx TyKind<'tcx> {
1603         &self.0.0.kind
1604     }
1605
1606     #[inline(always)]
1607     pub fn flags(self) -> TypeFlags {
1608         self.0.0.flags
1609     }
1610
1611     #[inline]
1612     pub fn is_unit(self) -> bool {
1613         match self.kind() {
1614             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1615             _ => false,
1616         }
1617     }
1618
1619     #[inline]
1620     pub fn is_never(self) -> bool {
1621         matches!(self.kind(), Never)
1622     }
1623
1624     #[inline]
1625     pub fn is_primitive(self) -> bool {
1626         self.kind().is_primitive()
1627     }
1628
1629     #[inline]
1630     pub fn is_adt(self) -> bool {
1631         matches!(self.kind(), Adt(..))
1632     }
1633
1634     #[inline]
1635     pub fn is_ref(self) -> bool {
1636         matches!(self.kind(), Ref(..))
1637     }
1638
1639     #[inline]
1640     pub fn is_ty_var(self) -> bool {
1641         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1642     }
1643
1644     #[inline]
1645     pub fn ty_vid(self) -> Option<ty::TyVid> {
1646         match self.kind() {
1647             &Infer(TyVar(vid)) => Some(vid),
1648             _ => None,
1649         }
1650     }
1651
1652     #[inline]
1653     pub fn is_ty_infer(self) -> bool {
1654         matches!(self.kind(), Infer(_))
1655     }
1656
1657     #[inline]
1658     pub fn is_phantom_data(self) -> bool {
1659         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1660     }
1661
1662     #[inline]
1663     pub fn is_bool(self) -> bool {
1664         *self.kind() == Bool
1665     }
1666
1667     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1668     #[inline]
1669     pub fn is_str(self) -> bool {
1670         *self.kind() == Str
1671     }
1672
1673     #[inline]
1674     pub fn is_param(self, index: u32) -> bool {
1675         match self.kind() {
1676             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1677             _ => false,
1678         }
1679     }
1680
1681     #[inline]
1682     pub fn is_slice(self) -> bool {
1683         matches!(self.kind(), Slice(_))
1684     }
1685
1686     #[inline]
1687     pub fn is_array_slice(self) -> bool {
1688         match self.kind() {
1689             Slice(_) => true,
1690             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_)),
1691             _ => false,
1692         }
1693     }
1694
1695     #[inline]
1696     pub fn is_array(self) -> bool {
1697         matches!(self.kind(), Array(..))
1698     }
1699
1700     #[inline]
1701     pub fn is_simd(self) -> bool {
1702         match self.kind() {
1703             Adt(def, _) => def.repr().simd(),
1704             _ => false,
1705         }
1706     }
1707
1708     pub fn sequence_element_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1709         match self.kind() {
1710             Array(ty, _) | Slice(ty) => *ty,
1711             Str => tcx.types.u8,
1712             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1713         }
1714     }
1715
1716     pub fn simd_size_and_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1717         match self.kind() {
1718             Adt(def, substs) => {
1719                 assert!(def.repr().simd(), "`simd_size_and_type` called on non-SIMD type");
1720                 let variant = def.non_enum_variant();
1721                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1722
1723                 match f0_ty.kind() {
1724                     // If the first field is an array, we assume it is the only field and its
1725                     // elements are the SIMD components.
1726                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1727                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1728                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1729                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1730                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1731                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, *f0_elem_ty)
1732                     }
1733                     // Otherwise, the fields of this Adt are the SIMD components (and we assume they
1734                     // all have the same type).
1735                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1736                 }
1737             }
1738             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1739         }
1740     }
1741
1742     #[inline]
1743     pub fn is_region_ptr(self) -> bool {
1744         matches!(self.kind(), Ref(..))
1745     }
1746
1747     #[inline]
1748     pub fn is_mutable_ptr(self) -> bool {
1749         matches!(
1750             self.kind(),
1751             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1752                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1753         )
1754     }
1755
1756     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1757     #[inline]
1758     pub fn ref_mutability(self) -> Option<hir::Mutability> {
1759         match self.kind() {
1760             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1761             _ => None,
1762         }
1763     }
1764
1765     #[inline]
1766     pub fn is_unsafe_ptr(self) -> bool {
1767         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1768     }
1769
1770     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1771     #[inline]
1772     pub fn is_any_ptr(self) -> bool {
1773         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1774     }
1775
1776     #[inline]
1777     pub fn is_box(self) -> bool {
1778         match self.kind() {
1779             Adt(def, _) => def.is_box(),
1780             _ => false,
1781         }
1782     }
1783
1784     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1785     pub fn boxed_ty(self) -> Ty<'tcx> {
1786         match self.kind() {
1787             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1788             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1789         }
1790     }
1791
1792     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1793     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1794     /// contents are abstract to rustc.)
1795     #[inline]
1796     pub fn is_scalar(self) -> bool {
1797         matches!(
1798             self.kind(),
1799             Bool | Char
1800                 | Int(_)
1801                 | Float(_)
1802                 | Uint(_)
1803                 | FnDef(..)
1804                 | FnPtr(_)
1805                 | RawPtr(_)
1806                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1807         )
1808     }
1809
1810     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1811     #[inline]
1812     pub fn is_floating_point(self) -> bool {
1813         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1814     }
1815
1816     #[inline]
1817     pub fn is_trait(self) -> bool {
1818         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::Dyn))
1819     }
1820
1821     #[inline]
1822     pub fn is_dyn_star(self) -> bool {
1823         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::DynStar))
1824     }
1825
1826     #[inline]
1827     pub fn is_enum(self) -> bool {
1828         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_enum())
1829     }
1830
1831     #[inline]
1832     pub fn is_union(self) -> bool {
1833         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_union())
1834     }
1835
1836     #[inline]
1837     pub fn is_closure(self) -> bool {
1838         matches!(self.kind(), Closure(..))
1839     }
1840
1841     #[inline]
1842     pub fn is_generator(self) -> bool {
1843         matches!(self.kind(), Generator(..))
1844     }
1845
1846     #[inline]
1847     pub fn is_integral(self) -> bool {
1848         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1849     }
1850
1851     #[inline]
1852     pub fn is_fresh_ty(self) -> bool {
1853         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1854     }
1855
1856     #[inline]
1857     pub fn is_fresh(self) -> bool {
1858         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1859     }
1860
1861     #[inline]
1862     pub fn is_char(self) -> bool {
1863         matches!(self.kind(), Char)
1864     }
1865
1866     #[inline]
1867     pub fn is_numeric(self) -> bool {
1868         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1869     }
1870
1871     #[inline]
1872     pub fn is_signed(self) -> bool {
1873         matches!(self.kind(), Int(_))
1874     }
1875
1876     #[inline]
1877     pub fn is_ptr_sized_integral(self) -> bool {
1878         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1879     }
1880
1881     #[inline]
1882     pub fn has_concrete_skeleton(self) -> bool {
1883         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1884     }
1885
1886     /// Checks whether a type recursively contains another type
1887     ///
1888     /// Example: `Option<()>` contains `()`
1889     pub fn contains(self, other: Ty<'tcx>) -> bool {
1890         struct ContainsTyVisitor<'tcx>(Ty<'tcx>);
1891
1892         impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for ContainsTyVisitor<'tcx> {
1893             type BreakTy = ();
1894
1895             fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
1896                 if self.0 == t { ControlFlow::BREAK } else { t.super_visit_with(self) }
1897             }
1898         }
1899
1900         let cf = self.visit_with(&mut ContainsTyVisitor(other));
1901         cf.is_break()
1902     }
1903
1904     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1905     ///
1906     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1907     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1908     pub fn builtin_deref(self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1909         match self.kind() {
1910             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1911                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1912             }
1913             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty: *ty, mutbl: *mutbl }),
1914             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
1915             _ => None,
1916         }
1917     }
1918
1919     /// Returns the type of `ty[i]`.
1920     pub fn builtin_index(self) -> Option<Ty<'tcx>> {
1921         match self.kind() {
1922             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(*ty),
1923             _ => None,
1924         }
1925     }
1926
1927     pub fn fn_sig(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
1928         match self.kind() {
1929             FnDef(def_id, substs) => tcx.bound_fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
1930             FnPtr(f) => *f,
1931             Error(_) => {
1932                 // ignore errors (#54954)
1933                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
1934             }
1935             Closure(..) => bug!(
1936                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
1937             ),
1938             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
1939         }
1940     }
1941
1942     #[inline]
1943     pub fn is_fn(self) -> bool {
1944         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
1945     }
1946
1947     #[inline]
1948     pub fn is_fn_ptr(self) -> bool {
1949         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
1950     }
1951
1952     #[inline]
1953     pub fn is_impl_trait(self) -> bool {
1954         matches!(self.kind(), Opaque(..))
1955     }
1956
1957     #[inline]
1958     pub fn ty_adt_def(self) -> Option<AdtDef<'tcx>> {
1959         match self.kind() {
1960             Adt(adt, _) => Some(*adt),
1961             _ => None,
1962         }
1963     }
1964
1965     /// Iterates over tuple fields.
1966     /// Panics when called on anything but a tuple.
1967     #[inline]
1968     pub fn tuple_fields(self) -> &'tcx List<Ty<'tcx>> {
1969         match self.kind() {
1970             Tuple(substs) => substs,
1971             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
1972         }
1973     }
1974
1975     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
1976     //
1977     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
1978     #[inline]
1979     pub fn variant_range(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
1980         match self.kind() {
1981             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
1982             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
1983                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
1984             }
1985             _ => None,
1986         }
1987     }
1988
1989     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
1990     /// Panics if `variant_index` is out of range.
1991     //
1992     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
1993     #[inline]
1994     pub fn discriminant_for_variant(
1995         self,
1996         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1997         variant_index: VariantIdx,
1998     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
1999         match self.kind() {
2000             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants().is_empty() => {
2001                 // This can actually happen during CTFE, see
2002                 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/89765.
2003                 None
2004             }
2005             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2006                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2007             }
2008             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2009                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2010             }
2011             _ => None,
2012         }
2013     }
2014
2015     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2016     pub fn discriminant_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2017         match self.kind() {
2018             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr().discr_type().to_ty(tcx),
2019             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2020
2021             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2022                 let assoc_items = tcx.associated_item_def_ids(
2023                     tcx.require_lang_item(hir::LangItem::DiscriminantKind, None),
2024                 );
2025                 tcx.mk_projection(assoc_items[0], tcx.intern_substs(&[self.into()]))
2026             }
2027
2028             ty::Bool
2029             | ty::Char
2030             | ty::Int(_)
2031             | ty::Uint(_)
2032             | ty::Float(_)
2033             | ty::Adt(..)
2034             | ty::Foreign(_)
2035             | ty::Str
2036             | ty::Array(..)
2037             | ty::Slice(_)
2038             | ty::RawPtr(_)
2039             | ty::Ref(..)
2040             | ty::FnDef(..)
2041             | ty::FnPtr(..)
2042             | ty::Dynamic(..)
2043             | ty::Closure(..)
2044             | ty::GeneratorWitness(..)
2045             | ty::Never
2046             | ty::Tuple(_)
2047             | ty::Error(_)
2048             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2049
2050             ty::Bound(..)
2051             | ty::Placeholder(_)
2052             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2053                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2054             }
2055         }
2056     }
2057
2058     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type,
2059     /// and a boolean signifying if this is conditional on this type being `Sized`.
2060     pub fn ptr_metadata_ty(
2061         self,
2062         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2063         normalize: impl FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
2064     ) -> (Ty<'tcx>, bool) {
2065         let tail = tcx.struct_tail_with_normalize(self, normalize, || {});
2066         match tail.kind() {
2067             // Sized types
2068             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2069             | ty::Uint(_)
2070             | ty::Int(_)
2071             | ty::Bool
2072             | ty::Float(_)
2073             | ty::FnDef(..)
2074             | ty::FnPtr(_)
2075             | ty::RawPtr(..)
2076             | ty::Char
2077             | ty::Ref(..)
2078             | ty::Generator(..)
2079             | ty::GeneratorWitness(..)
2080             | ty::Array(..)
2081             | ty::Closure(..)
2082             | ty::Never
2083             | ty::Error(_)
2084             // Extern types have metadata = ().
2085             | ty::Foreign(..)
2086             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2087             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2088             | ty::Adt(..)
2089             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2090             // a.k.a. unit type, which is Sized
2091             | ty::Tuple(..) => (tcx.types.unit, false),
2092
2093             ty::Str | ty::Slice(_) => (tcx.types.usize, false),
2094             ty::Dynamic(..) => {
2095                 let dyn_metadata = tcx.require_lang_item(LangItem::DynMetadata, None);
2096                 (tcx.bound_type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()]), false)
2097             },
2098
2099             // type parameters only have unit metadata if they're sized, so return true
2100             // to make sure we double check this during confirmation
2101             ty::Param(_) |  ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) => (tcx.types.unit, true),
2102
2103             ty::Infer(ty::TyVar(_))
2104             | ty::Bound(..)
2105             | ty::Placeholder(..)
2106             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2107                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?} (tail = {:?})", self, tail)
2108             }
2109         }
2110     }
2111
2112     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2113     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2114     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2115     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2116     /// function converts such a special type into the closure
2117     /// kind. To go the other way, use
2118     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2119     ///
2120     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2121     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2122     /// inferred. Once upvar inference (in `rustc_hir_analysis/src/check/upvar.rs`)
2123     /// is complete, that type variable will be unified.
2124     pub fn to_opt_closure_kind(self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2125         match self.kind() {
2126             Int(int_ty) => match int_ty {
2127                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2128                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2129                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2130                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2131             },
2132
2133             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2134             // closure type is not yet known
2135             Bound(..) | Infer(_) => None,
2136
2137             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2138
2139             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2140         }
2141     }
2142
2143     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2144     ///
2145     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2146     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2147     ///
2148     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2149     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2150     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2151     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2152     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2153     pub fn is_trivially_sized(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2154         match self.kind() {
2155             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2156             | ty::Uint(_)
2157             | ty::Int(_)
2158             | ty::Bool
2159             | ty::Float(_)
2160             | ty::FnDef(..)
2161             | ty::FnPtr(_)
2162             | ty::RawPtr(..)
2163             | ty::Char
2164             | ty::Ref(..)
2165             | ty::Generator(..)
2166             | ty::GeneratorWitness(..)
2167             | ty::Array(..)
2168             | ty::Closure(..)
2169             | ty::Never
2170             | ty::Error(_) => true,
2171
2172             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2173
2174             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.is_trivially_sized(tcx)),
2175
2176             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).0.is_empty(),
2177
2178             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2179
2180             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2181
2182             ty::Bound(..)
2183             | ty::Placeholder(..)
2184             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2185                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2186             }
2187         }
2188     }
2189
2190     /// Fast path helper for primitives which are always `Copy` and which
2191     /// have a side-effect-free `Clone` impl.
2192     ///
2193     /// Returning true means the type is known to be pure and `Copy+Clone`.
2194     /// Returning `false` means nothing -- could be `Copy`, might not be.
2195     ///
2196     /// This is mostly useful for optimizations, as there are the types
2197     /// on which we can replace cloning with dereferencing.
2198     pub fn is_trivially_pure_clone_copy(self) -> bool {
2199         match self.kind() {
2200             ty::Bool | ty::Char | ty::Never => true,
2201
2202             // These aren't even `Clone`
2203             ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Foreign(..) | ty::Dynamic(..) => false,
2204
2205             ty::Infer(ty::InferTy::FloatVar(_) | ty::InferTy::IntVar(_))
2206             | ty::Int(..)
2207             | ty::Uint(..)
2208             | ty::Float(..) => true,
2209
2210             // The voldemort ZSTs are fine.
2211             ty::FnDef(..) => true,
2212
2213             ty::Array(element_ty, _len) => element_ty.is_trivially_pure_clone_copy(),
2214
2215             // A 100-tuple isn't "trivial", so doing this only for reasonable sizes.
2216             ty::Tuple(field_tys) => {
2217                 field_tys.len() <= 3 && field_tys.iter().all(Self::is_trivially_pure_clone_copy)
2218             }
2219
2220             // Sometimes traits aren't implemented for every ABI or arity,
2221             // because we can't be generic over everything yet.
2222             ty::FnPtr(..) => false,
2223
2224             // Definitely absolutely not copy.
2225             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => false,
2226
2227             // Thin pointers & thin shared references are pure-clone-copy, but for
2228             // anything with custom metadata it might be more complicated.
2229             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Not) | ty::RawPtr(..) => false,
2230
2231             ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => false,
2232
2233             // Might be, but not "trivial" so just giving the safe answer.
2234             ty::Adt(..) | ty::Closure(..) | ty::Opaque(..) => false,
2235
2236             ty::Projection(..) | ty::Param(..) | ty::Infer(..) | ty::Error(..) => false,
2237
2238             ty::Bound(..) | ty::Placeholder(..) => {
2239                 bug!("`is_trivially_pure_clone_copy` applied to unexpected type: {:?}", self);
2240             }
2241         }
2242     }
2243
2244     // If `self` is a primitive, return its [`Symbol`].
2245     pub fn primitive_symbol(self) -> Option<Symbol> {
2246         match self.kind() {
2247             ty::Bool => Some(sym::bool),
2248             ty::Char => Some(sym::char),
2249             ty::Float(f) => match f {
2250                 ty::FloatTy::F32 => Some(sym::f32),
2251                 ty::FloatTy::F64 => Some(sym::f64),
2252             },
2253             ty::Int(f) => match f {
2254                 ty::IntTy::Isize => Some(sym::isize),
2255                 ty::IntTy::I8 => Some(sym::i8),
2256                 ty::IntTy::I16 => Some(sym::i16),
2257                 ty::IntTy::I32 => Some(sym::i32),
2258                 ty::IntTy::I64 => Some(sym::i64),
2259                 ty::IntTy::I128 => Some(sym::i128),
2260             },
2261             ty::Uint(f) => match f {
2262                 ty::UintTy::Usize => Some(sym::usize),
2263                 ty::UintTy::U8 => Some(sym::u8),
2264                 ty::UintTy::U16 => Some(sym::u16),
2265                 ty::UintTy::U32 => Some(sym::u32),
2266                 ty::UintTy::U64 => Some(sym::u64),
2267                 ty::UintTy::U128 => Some(sym::u128),
2268             },
2269             _ => None,
2270         }
2271     }
2272 }
2273
2274 /// Extra information about why we ended up with a particular variance.
2275 /// This is only used to add more information to error messages, and
2276 /// has no effect on soundness. While choosing the 'wrong' `VarianceDiagInfo`
2277 /// may lead to confusing notes in error messages, it will never cause
2278 /// a miscompilation or unsoundness.
2279 ///
2280 /// When in doubt, use `VarianceDiagInfo::default()`
2281 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2282 pub enum VarianceDiagInfo<'tcx> {
2283     /// No additional information - this is the default.
2284     /// We will not add any additional information to error messages.
2285     #[default]
2286     None,
2287     /// We switched our variance because a generic argument occurs inside
2288     /// the invariant generic argument of another type.
2289     Invariant {
2290         /// The generic type containing the generic parameter
2291         /// that changes the variance (e.g. `*mut T`, `MyStruct<T>`)
2292         ty: Ty<'tcx>,
2293         /// The index of the generic parameter being used
2294         /// (e.g. `0` for `*mut T`, `1` for `MyStruct<'CovariantParam, 'InvariantParam>`)
2295         param_index: u32,
2296     },
2297 }
2298
2299 impl<'tcx> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2300     /// Mirrors `Variance::xform` - used to 'combine' the existing
2301     /// and new `VarianceDiagInfo`s when our variance changes.
2302     pub fn xform(self, other: VarianceDiagInfo<'tcx>) -> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2303         // For now, just use the first `VarianceDiagInfo::Invariant` that we see
2304         match self {
2305             VarianceDiagInfo::None => other,
2306             VarianceDiagInfo::Invariant { .. } => self,
2307         }
2308     }
2309 }