]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/sty.rs
Auto merge of #104990 - matthiaskrgr:rollup-oskk8v3, r=matthiaskrgr
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use crate::infer::canonical::Canonical;
6 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, SubstsRef};
7 use crate::ty::visit::ValidateBoundVars;
8 use crate::ty::InferTy::*;
9 use crate::ty::{
10     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Term, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeSuperVisitable, TypeVisitable,
11     TypeVisitor,
12 };
13 use crate::ty::{List, ParamEnv};
14 use hir::def::DefKind;
15 use polonius_engine::Atom;
16 use rustc_data_structures::captures::Captures;
17 use rustc_data_structures::intern::Interned;
18 use rustc_hir as hir;
19 use rustc_hir::def_id::DefId;
20 use rustc_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) => {
87                 name != kw::UnderscoreLifetime && name != kw::Empty
88             }
89             _ => false,
90         }
91     }
92
93     pub fn get_name(&self) -> Option<Symbol> {
94         if self.is_named() {
95             match *self {
96                 BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => return Some(name),
97                 _ => unreachable!(),
98             }
99         }
100
101         None
102     }
103 }
104
105 pub trait Article {
106     fn article(&self) -> &'static str;
107 }
108
109 impl<'tcx> Article for TyKind<'tcx> {
110     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
111     fn article(&self) -> &'static str {
112         match self {
113             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
114             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
115             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
116             // to not compile felt too harsh.
117             Error(_) => "a",
118             _ => "a",
119         }
120     }
121 }
122
123 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
124 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
125 static_assert_size!(TyKind<'_>, 32);
126
127 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
128 /// ```ignore (illustrative)
129 /// struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
130 /// ```
131 /// where:
132 ///
133 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
134 ///   in scope on the function that defined the closure,
135 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
136 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
137 ///   `Ty::to_opt_closure_kind` for details.
138 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
139 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
140 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
141 ///   specified above.
142 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
143 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if a U field represents a by-ref upvar,
144 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
145 ///
146 /// So, for example, given this function:
147 /// ```ignore (illustrative)
148 /// fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
149 ///      do(|| data.count += 1)
150 /// }
151 /// ```
152 /// the type of the closure would be something like:
153 /// ```ignore (illustrative)
154 /// struct Closure<'a, T, U>(...U);
155 /// ```
156 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
157 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
158 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
159 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
160 /// instances with the expected upvar types:
161 /// ```ignore (illustrative)
162 /// impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
163 ///     ...
164 /// }
165 /// ```
166 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
167 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
168 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
169 ///
170 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
171 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
172 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
173 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
174 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
175 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
176 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
177 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
178 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
179 /// if one of them happens to be a reference to something that the
180 /// creating fn owns.
181 ///
182 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
183 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
184 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
185 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
186 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
187 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
188 /// out later.
189 ///
190 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
191 /// original function then? The answer is that codegen may need them
192 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
193 /// closure could capture no variables but still make use of some
194 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
195 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
196 ///
197 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
198 /// closures from capturing themselves (except via a trait
199 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
200 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
201 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
202 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
203 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
204 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
205 ///
206 /// ## Generators
207 ///
208 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
209 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
210 /// following type parameters:
211 ///
212 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
213 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
214 ///   inside the generator.
215 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
216 ///   `yield` inside the generator.
217 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
218 ///   completion of the generator.
219 /// * `GW`: The "generator witness".
220 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
221 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
222     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
223     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
224     ///
225     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
226     /// when monomorphizing.
227     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
228 }
229
230 /// Struct returned by `split()`.
231 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
232     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
233     pub closure_kind_ty: T,
234     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
235     pub tupled_upvars_ty: T,
236 }
237
238 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
239     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
240     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
241     pub fn new(
242         tcx: TyCtxt<'tcx>,
243         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
244     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
245         ClosureSubsts {
246             substs: tcx.mk_substs(
247                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
248                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
249                         .iter()
250                         .map(|&ty| ty.into()),
251                 ),
252             ),
253         }
254     }
255
256     /// Divides the closure substs into their respective components.
257     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
258     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
259         match self.substs[..] {
260             [
261                 ref parent_substs @ ..,
262                 closure_kind_ty,
263                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
264                 tupled_upvars_ty,
265             ] => ClosureSubstsParts {
266                 parent_substs,
267                 closure_kind_ty,
268                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
269                 tupled_upvars_ty,
270             },
271             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
272         }
273     }
274
275     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
276     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
277     ///
278     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
279     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
280     pub fn is_valid(self) -> bool {
281         self.substs.len() >= 3
282             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
283     }
284
285     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
286     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
287         self.split().parent_substs
288     }
289
290     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
291     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
292     /// empty iterator is returned.
293     #[inline]
294     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
295         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
296             TyKind::Error(_) => None,
297             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
298             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
299             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
300         }
301         .into_iter()
302         .flatten()
303     }
304
305     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
306     #[inline]
307     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
308         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
309     }
310
311     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
312     /// variable during inference. To get the closure kind during
313     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
314     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
315         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
316     }
317
318     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
319     /// closure.
320     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
321     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
322     // see `rustc_hir_analysis::check::closure`.
323     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
324         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
325     }
326
327     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
328     /// of an inference context, because in that context we know that
329     /// there are no type variables.
330     ///
331     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
332     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
333         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
334     }
335
336     /// Extracts the signature from the closure.
337     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
338         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
339         match ty.kind() {
340             ty::FnPtr(sig) => *sig,
341             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
342         }
343     }
344
345     pub fn print_as_impl_trait(self) -> ty::print::PrintClosureAsImpl<'tcx> {
346         ty::print::PrintClosureAsImpl { closure: self }
347     }
348 }
349
350 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
351 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
352 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
353     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
354 }
355
356 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
357     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
358     pub resume_ty: T,
359     pub yield_ty: T,
360     pub return_ty: T,
361     pub witness: T,
362     pub tupled_upvars_ty: T,
363 }
364
365 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
366     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
367     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
368     pub fn new(
369         tcx: TyCtxt<'tcx>,
370         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
371     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
372         GeneratorSubsts {
373             substs: tcx.mk_substs(
374                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
375                     [
376                         parts.resume_ty,
377                         parts.yield_ty,
378                         parts.return_ty,
379                         parts.witness,
380                         parts.tupled_upvars_ty,
381                     ]
382                     .iter()
383                     .map(|&ty| ty.into()),
384                 ),
385             ),
386         }
387     }
388
389     /// Divides the generator substs into their respective components.
390     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
391     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
392         match self.substs[..] {
393             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
394                 GeneratorSubstsParts {
395                     parent_substs,
396                     resume_ty,
397                     yield_ty,
398                     return_ty,
399                     witness,
400                     tupled_upvars_ty,
401                 }
402             }
403             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
404         }
405     }
406
407     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
408     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
409     ///
410     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
411     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
412     pub fn is_valid(self) -> bool {
413         self.substs.len() >= 5
414             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
415     }
416
417     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
418     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
419         self.split().parent_substs
420     }
421
422     /// This describes the types that can be contained in a generator.
423     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
424     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
425     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
426     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
427     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
428         self.split().witness.expect_ty()
429     }
430
431     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
432     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
433     /// empty iterator is returned.
434     #[inline]
435     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
436         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
437             TyKind::Error(_) => None,
438             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
439             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
440             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
441         }
442         .into_iter()
443         .flatten()
444     }
445
446     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
447     #[inline]
448     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
449         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
450     }
451
452     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
453     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
454         self.split().resume_ty.expect_ty()
455     }
456
457     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
458     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
459         self.split().yield_ty.expect_ty()
460     }
461
462     /// Returns the type representing the return type of the generator.
463     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
464         self.split().return_ty.expect_ty()
465     }
466
467     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
468     /// and return types.
469     ///
470     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
471     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
472     /// function should be removed.
473     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
474         ty::Binder::dummy(self.sig())
475     }
476
477     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
478     /// and return types.
479     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
480         ty::GenSig {
481             resume_ty: self.resume_ty(),
482             yield_ty: self.yield_ty(),
483             return_ty: self.return_ty(),
484         }
485     }
486 }
487
488 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
489     /// Generator has not been resumed yet.
490     pub const UNRESUMED: usize = 0;
491     /// Generator has returned or is completed.
492     pub const RETURNED: usize = 1;
493     /// Generator has been poisoned.
494     pub const POISONED: usize = 2;
495
496     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
497     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
498     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
499
500     /// The valid variant indices of this generator.
501     #[inline]
502     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
503         // FIXME requires optimized MIR
504         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
505         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
506     }
507
508     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
509     /// out of range.
510     #[inline]
511     pub fn discriminant_for_variant(
512         &self,
513         def_id: DefId,
514         tcx: TyCtxt<'tcx>,
515         variant_index: VariantIdx,
516     ) -> Discr<'tcx> {
517         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
518         // the same as the variant index.
519         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
520         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
521     }
522
523     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
524     /// variant indices.
525     #[inline]
526     pub fn discriminants(
527         self,
528         def_id: DefId,
529         tcx: TyCtxt<'tcx>,
530     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
531         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
532             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
533         })
534     }
535
536     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
537     /// variant `v`.
538     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
539         match v.as_usize() {
540             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
541             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
542             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
543             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
544         }
545     }
546
547     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
548     #[inline]
549     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
550         tcx.types.u32
551     }
552
553     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
554     /// It is calculated in rustc_mir_transform::generator::StateTransform.
555     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
556     ///
557     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
558     /// be repeated in multiple variants.
559     #[inline]
560     pub fn state_tys(
561         self,
562         def_id: DefId,
563         tcx: TyCtxt<'tcx>,
564     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
565         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
566         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
567             variant
568                 .iter()
569                 .map(move |field| ty::EarlyBinder(layout.field_tys[*field]).subst(tcx, self.substs))
570         })
571     }
572
573     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
574     /// variant.
575     #[inline]
576     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
577         self.upvar_tys()
578     }
579 }
580
581 #[derive(Debug, Copy, Clone, HashStable)]
582 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
583     Closure(SubstsRef<'tcx>),
584     Generator(SubstsRef<'tcx>),
585 }
586
587 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
588     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
589     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
590     /// empty iterator is returned.
591     #[inline]
592     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
593         let tupled_tys = match self {
594             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
595             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
596         };
597
598         match tupled_tys.kind() {
599             TyKind::Error(_) => None,
600             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
601             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
602             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
603         }
604         .into_iter()
605         .flatten()
606     }
607
608     #[inline]
609     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
610         match self {
611             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
612             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
613         }
614     }
615 }
616
617 /// An inline const is modeled like
618 /// ```ignore (illustrative)
619 /// const InlineConst<'l0...'li, T0...Tj, R>: R;
620 /// ```
621 /// where:
622 ///
623 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
624 ///   inherited from the item that defined the inline const,
625 /// - R represents the type of the constant.
626 ///
627 /// When the inline const is instantiated, `R` is substituted as the actual inferred
628 /// type of the constant. The reason that `R` is represented as an extra type parameter
629 /// is the same reason that [`ClosureSubsts`] have `CS` and `U` as type parameters:
630 /// inline const can reference lifetimes that are internal to the creating function.
631 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable)]
632 pub struct InlineConstSubsts<'tcx> {
633     /// Generic parameters from the enclosing item,
634     /// concatenated with the inferred type of the constant.
635     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
636 }
637
638 /// Struct returned by `split()`.
639 pub struct InlineConstSubstsParts<'tcx, T> {
640     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
641     pub ty: T,
642 }
643
644 impl<'tcx> InlineConstSubsts<'tcx> {
645     /// Construct `InlineConstSubsts` from `InlineConstSubstsParts`.
646     pub fn new(
647         tcx: TyCtxt<'tcx>,
648         parts: InlineConstSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
649     ) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
650         InlineConstSubsts {
651             substs: tcx.mk_substs(
652                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(std::iter::once(parts.ty.into())),
653             ),
654         }
655     }
656
657     /// Divides the inline const substs into their respective components.
658     /// The ordering assumed here must match that used by `InlineConstSubsts::new` above.
659     fn split(self) -> InlineConstSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
660         match self.substs[..] {
661             [ref parent_substs @ .., ty] => InlineConstSubstsParts { parent_substs, ty },
662             _ => bug!("inline const substs missing synthetics"),
663         }
664     }
665
666     /// Returns the substitutions of the inline const's parent.
667     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
668         self.split().parent_substs
669     }
670
671     /// Returns the type of this inline const.
672     pub fn ty(self) -> Ty<'tcx> {
673         self.split().ty.expect_ty()
674     }
675 }
676
677 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
678 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
679 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
680     /// E.g., `Iterator`.
681     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
682     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
683     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
684     /// E.g., `Send`.
685     AutoTrait(DefId),
686 }
687
688 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
689     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
690     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
691     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
692         use self::ExistentialPredicate::*;
693         match (*self, *other) {
694             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
695             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
696                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
697             }
698             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
699                 tcx.def_path_hash(*a).cmp(&tcx.def_path_hash(*b))
700             }
701             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
702             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
703             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
704             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
705         }
706     }
707 }
708
709 pub type PolyExistentialPredicate<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>;
710
711 impl<'tcx> PolyExistentialPredicate<'tcx> {
712     /// Given an existential predicate like `?Self: PartialEq<u32>` (e.g., derived from `dyn PartialEq<u32>`),
713     /// and a concrete type `self_ty`, returns a full predicate where the existentially quantified variable `?Self`
714     /// has been replaced with `self_ty` (e.g., `self_ty: PartialEq<u32>`, in our example).
715     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
716         use crate::ty::ToPredicate;
717         match self.skip_binder() {
718             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
719                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
720             }
721             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
722                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
723             }
724             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
725                 let trait_ref = self.rebind(tcx.mk_trait_ref(did, [self_ty]));
726                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
727             }
728         }
729     }
730 }
731
732 impl<'tcx> List<ty::PolyExistentialPredicate<'tcx>> {
733     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
734     ///
735     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
736     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
737     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
738     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
739     /// object.
740     ///
741     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
742     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
743     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
744     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
745     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
746     /// a rather non-trivial task).
747     ///
748     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
749     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
750     /// are the set `{Sync}`.
751     ///
752     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
753     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
754     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
755     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
756     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
757     /// and destructor.
758     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
759         self[0]
760             .map_bound(|this| match this {
761                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
762                 _ => None,
763             })
764             .transpose()
765     }
766
767     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
768         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
769     }
770
771     #[inline]
772     pub fn projection_bounds<'a>(
773         &'a self,
774     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
775         self.iter().filter_map(|predicate| {
776             predicate
777                 .map_bound(|pred| match pred {
778                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
779                     _ => None,
780                 })
781                 .transpose()
782         })
783     }
784
785     #[inline]
786     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + Captures<'tcx> + 'a {
787         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
788             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
789             _ => None,
790         })
791     }
792 }
793
794 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
795 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
796 /// ```ignore (illustrative)
797 /// T: Foo<U>
798 /// ```
799 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
800 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
801 /// and `U` as parameter 1.
802 ///
803 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
804 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
805 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
806 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
807 pub struct TraitRef<'tcx> {
808     pub def_id: DefId,
809     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
810 }
811
812 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
813     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
814         TraitRef { def_id, substs }
815     }
816
817     pub fn with_self_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> Self {
818         tcx.mk_trait_ref(
819             self.def_id,
820             [self_ty.into()].into_iter().chain(self.substs.iter().skip(1)),
821         )
822     }
823
824     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
825     /// are the parameters defined on trait.
826     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>> {
827         ty::Binder::dummy(TraitRef {
828             def_id,
829             substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id),
830         })
831     }
832
833     #[inline]
834     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
835         self.substs.type_at(0)
836     }
837
838     pub fn from_method(
839         tcx: TyCtxt<'tcx>,
840         trait_id: DefId,
841         substs: SubstsRef<'tcx>,
842     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
843         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
844         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
845     }
846 }
847
848 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>>;
849
850 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
851     pub fn self_ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
852         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
853     }
854
855     pub fn def_id(&self) -> DefId {
856         self.skip_binder().def_id
857     }
858 }
859
860 impl rustc_errors::IntoDiagnosticArg for PolyTraitRef<'_> {
861     fn into_diagnostic_arg(self) -> rustc_errors::DiagnosticArgValue<'static> {
862         self.to_string().into_diagnostic_arg()
863     }
864 }
865
866 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
867 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
868 /// ```ignore (illustrative)
869 /// exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
870 /// ```
871 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
872 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
873 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
874 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
875 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
876     pub def_id: DefId,
877     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
878 }
879
880 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
881     pub fn erase_self_ty(
882         tcx: TyCtxt<'tcx>,
883         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
884     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
885         // Assert there is a Self.
886         trait_ref.substs.type_at(0);
887
888         ty::ExistentialTraitRef {
889             def_id: trait_ref.def_id,
890             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
891         }
892     }
893
894     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
895     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
896     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
897     /// or some placeholder type.
898     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
899         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
900         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
901
902         tcx.mk_trait_ref(self.def_id, [self_ty.into()].into_iter().chain(self.substs.iter()))
903     }
904 }
905
906 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>;
907
908 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
909     pub fn def_id(&self) -> DefId {
910         self.skip_binder().def_id
911     }
912
913     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
914     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
915     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
916     /// or some placeholder type.
917     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
918         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
919     }
920 }
921
922 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
923 #[derive(HashStable)]
924 pub enum BoundVariableKind {
925     Ty(BoundTyKind),
926     Region(BoundRegionKind),
927     Const,
928 }
929
930 impl BoundVariableKind {
931     pub fn expect_region(self) -> BoundRegionKind {
932         match self {
933             BoundVariableKind::Region(lt) => lt,
934             _ => bug!("expected a region, but found another kind"),
935         }
936     }
937
938     pub fn expect_ty(self) -> BoundTyKind {
939         match self {
940             BoundVariableKind::Ty(ty) => ty,
941             _ => bug!("expected a type, but found another kind"),
942         }
943     }
944
945     pub fn expect_const(self) {
946         match self {
947             BoundVariableKind::Const => (),
948             _ => bug!("expected a const, but found another kind"),
949         }
950     }
951 }
952
953 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
954 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
955 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
956 /// Binder<'tcx, TraitRef>`). Note that when we instantiate,
957 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
958 /// type from `Binder<'tcx, T>` to just `T` (see
959 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
960 ///
961 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
962 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
963 #[derive(HashStable, Lift)]
964 pub struct Binder<'tcx, T>(T, &'tcx List<BoundVariableKind>);
965
966 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T>
967 where
968     T: TypeVisitable<'tcx>,
969 {
970     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
971     /// contain any bound vars that would be bound by the
972     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
973     /// different binding level.
974     pub fn dummy(value: T) -> Binder<'tcx, T> {
975         assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
976         Binder(value, ty::List::empty())
977     }
978
979     pub fn bind_with_vars(value: T, vars: &'tcx List<BoundVariableKind>) -> Binder<'tcx, T> {
980         if cfg!(debug_assertions) {
981             let mut validator = ValidateBoundVars::new(vars);
982             value.visit_with(&mut validator);
983         }
984         Binder(value, vars)
985     }
986 }
987
988 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T> {
989     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
990     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
991     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
992     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
993     /// `replace_late_bound_regions` or something like
994     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
995     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
996     /// are doing some sort of test that does not involve bound
997     /// regions, or you are being very careful about your depth
998     /// accounting.
999     ///
1000     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1001     ///
1002     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1003     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1004     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1005     pub fn skip_binder(self) -> T {
1006         self.0
1007     }
1008
1009     pub fn bound_vars(&self) -> &'tcx List<BoundVariableKind> {
1010         self.1
1011     }
1012
1013     pub fn as_ref(&self) -> Binder<'tcx, &T> {
1014         Binder(&self.0, self.1)
1015     }
1016
1017     pub fn as_deref(&self) -> Binder<'tcx, &T::Target>
1018     where
1019         T: Deref,
1020     {
1021         Binder(&self.0, self.1)
1022     }
1023
1024     pub fn map_bound_ref_unchecked<F, U>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1025     where
1026         F: FnOnce(&T) -> U,
1027     {
1028         let value = f(&self.0);
1029         Binder(value, self.1)
1030     }
1031
1032     pub fn map_bound_ref<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1033     where
1034         F: FnOnce(&T) -> U,
1035     {
1036         self.as_ref().map_bound(f)
1037     }
1038
1039     pub fn map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>>(self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1040     where
1041         F: FnOnce(T) -> U,
1042     {
1043         let value = f(self.0);
1044         if cfg!(debug_assertions) {
1045             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1046             value.visit_with(&mut validator);
1047         }
1048         Binder(value, self.1)
1049     }
1050
1051     pub fn try_map_bound<F, U: TypeVisitable<'tcx>, E>(self, f: F) -> Result<Binder<'tcx, U>, E>
1052     where
1053         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
1054     {
1055         let value = f(self.0)?;
1056         if cfg!(debug_assertions) {
1057             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1058             value.visit_with(&mut validator);
1059         }
1060         Ok(Binder(value, self.1))
1061     }
1062
1063     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1064     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1065     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1066     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1067     ///
1068     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1069     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1070     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1071     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1072     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<'tcx, U>
1073     where
1074         U: TypeVisitable<'tcx>,
1075     {
1076         if cfg!(debug_assertions) {
1077             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.bound_vars());
1078             value.visit_with(&mut validator);
1079         }
1080         Binder(value, self.1)
1081     }
1082
1083     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1084     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1085     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1086     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1087     ///
1088     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1089     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1090     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1091     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1092     /// would not be that useful.)
1093     pub fn no_bound_vars(self) -> Option<T>
1094     where
1095         T: TypeVisitable<'tcx>,
1096     {
1097         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1098     }
1099
1100     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1101     /// level as the original, returning two distinct binders.
1102     ///
1103     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1104     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1105     /// bound in the resulting return values.
1106     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<'tcx, U>, Binder<'tcx, V>)
1107     where
1108         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1109     {
1110         let (u, v) = f(self.0);
1111         (Binder(u, self.1), Binder(v, self.1))
1112     }
1113 }
1114
1115 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, Option<T>> {
1116     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<'tcx, T>> {
1117         let bound_vars = self.1;
1118         self.0.map(|v| Binder(v, bound_vars))
1119     }
1120 }
1121
1122 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1123 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1124 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1125 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1126 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1127     /// The parameters of the associated item.
1128     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1129
1130     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1131     ///
1132     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1133     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`,
1134     /// aka. `tcx.parent(item_def_id).unwrap()`.
1135     pub item_def_id: DefId,
1136 }
1137
1138 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1139     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1140         match tcx.def_kind(self.item_def_id) {
1141             DefKind::AssocTy | DefKind::AssocConst => tcx.parent(self.item_def_id),
1142             DefKind::ImplTraitPlaceholder => {
1143                 tcx.parent(tcx.impl_trait_in_trait_parent(self.item_def_id))
1144             }
1145             kind => bug!("unexpected DefKind in ProjectionTy: {kind:?}"),
1146         }
1147     }
1148
1149     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1150     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1151     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1152     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1153         &self,
1154         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1155     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1156         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1157         assert_eq!(tcx.def_kind(def_id), DefKind::Trait);
1158         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1159         (
1160             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1161             &self.substs[trait_generics.count()..],
1162         )
1163     }
1164
1165     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1166     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1167     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1168     ///
1169     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1170     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1171     /// as well.
1172     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1173         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1174         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1175     }
1176
1177     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1178         self.substs.type_at(0)
1179     }
1180 }
1181
1182 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1183 pub struct GenSig<'tcx> {
1184     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1185     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1186     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1187 }
1188
1189 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<'tcx, GenSig<'tcx>>;
1190
1191 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1192 /// decided to use to refer to the input/output types.
1193 ///
1194 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1195 /// - `output`: is the return type.
1196 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1197 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1198 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1199 pub struct FnSig<'tcx> {
1200     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1201     pub c_variadic: bool,
1202     pub unsafety: hir::Unsafety,
1203     pub abi: abi::Abi,
1204 }
1205
1206 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1207     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1208         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1209     }
1210
1211     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1212         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1213     }
1214
1215     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1216     // method.
1217     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1218         FnSig {
1219             inputs_and_output: List::empty(),
1220             c_variadic: false,
1221             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1222             abi: abi::Abi::Rust,
1223         }
1224     }
1225 }
1226
1227 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>;
1228
1229 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1230     #[inline]
1231     pub fn inputs(&self) -> Binder<'tcx, &'tcx [Ty<'tcx>]> {
1232         self.map_bound_ref_unchecked(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1233     }
1234     #[inline]
1235     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1236         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1237     }
1238     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1239         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1240     }
1241     #[inline]
1242     pub fn output(&self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1243         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1244     }
1245     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1246         self.skip_binder().c_variadic
1247     }
1248     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1249         self.skip_binder().unsafety
1250     }
1251     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1252         self.skip_binder().abi
1253     }
1254 }
1255
1256 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>>;
1257
1258 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1259 #[derive(HashStable)]
1260 pub struct ParamTy {
1261     pub index: u32,
1262     pub name: Symbol,
1263 }
1264
1265 impl<'tcx> ParamTy {
1266     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1267         ParamTy { index, name }
1268     }
1269
1270     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1271         ParamTy::new(def.index, def.name)
1272     }
1273
1274     #[inline]
1275     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1276         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1277     }
1278
1279     pub fn span_from_generics(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, item_with_generics: DefId) -> Span {
1280         let generics = tcx.generics_of(item_with_generics);
1281         let type_param = generics.type_param(self, tcx);
1282         tcx.def_span(type_param.def_id)
1283     }
1284 }
1285
1286 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1287 #[derive(HashStable)]
1288 pub struct ParamConst {
1289     pub index: u32,
1290     pub name: Symbol,
1291 }
1292
1293 impl ParamConst {
1294     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1295         ParamConst { index, name }
1296     }
1297
1298     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1299         ParamConst::new(def.index, def.name)
1300     }
1301 }
1302
1303 /// Use this rather than `RegionKind`, whenever possible.
1304 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, HashStable)]
1305 #[rustc_pass_by_value]
1306 pub struct Region<'tcx>(pub Interned<'tcx, RegionKind<'tcx>>);
1307
1308 impl<'tcx> Deref for Region<'tcx> {
1309     type Target = RegionKind<'tcx>;
1310
1311     #[inline]
1312     fn deref(&self) -> &RegionKind<'tcx> {
1313         &self.0.0
1314     }
1315 }
1316
1317 impl<'tcx> fmt::Debug for Region<'tcx> {
1318     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1319         write!(f, "{:?}", self.kind())
1320     }
1321 }
1322
1323 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1324 #[derive(HashStable)]
1325 pub struct EarlyBoundRegion {
1326     pub def_id: DefId,
1327     pub index: u32,
1328     pub name: Symbol,
1329 }
1330
1331 impl fmt::Debug for EarlyBoundRegion {
1332     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1333         write!(f, "{}, {}", self.index, self.name)
1334     }
1335 }
1336
1337 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1338 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
1339 #[derive(HashStable, TyEncodable, TyDecodable)]
1340 pub struct ConstVid<'tcx> {
1341     pub index: u32,
1342     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1343 }
1344
1345 rustc_index::newtype_index! {
1346     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1347     #[derive(HashStable)]
1348     pub struct RegionVid {
1349         DEBUG_FORMAT = custom,
1350     }
1351 }
1352
1353 impl Atom for RegionVid {
1354     fn index(self) -> usize {
1355         Idx::index(self)
1356     }
1357 }
1358
1359 rustc_index::newtype_index! {
1360     #[derive(HashStable)]
1361     pub struct BoundVar { .. }
1362 }
1363
1364 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1365 #[derive(HashStable)]
1366 pub struct BoundTy {
1367     pub var: BoundVar,
1368     pub kind: BoundTyKind,
1369 }
1370
1371 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1372 #[derive(HashStable)]
1373 pub enum BoundTyKind {
1374     Anon,
1375     Param(Symbol),
1376 }
1377
1378 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1379     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1380         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1381     }
1382 }
1383
1384 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1385 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1386 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
1387 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1388     pub item_def_id: DefId,
1389     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1390     pub term: Term<'tcx>,
1391 }
1392
1393 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>;
1394
1395 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1396     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1397     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1398     /// then this function would return an `exists T. T: Iterator` existential trait
1399     /// reference.
1400     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1401         let def_id = tcx.parent(self.item_def_id);
1402         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1403         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1404         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1405     }
1406
1407     pub fn with_self_ty(
1408         &self,
1409         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1410         self_ty: Ty<'tcx>,
1411     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1412         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1413         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1414
1415         ty::ProjectionPredicate {
1416             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1417                 item_def_id: self.item_def_id,
1418                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1419             },
1420             term: self.term,
1421         }
1422     }
1423
1424     pub fn erase_self_ty(
1425         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1426         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1427     ) -> Self {
1428         // Assert there is a Self.
1429         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1430
1431         Self {
1432             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1433             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1434             term: projection_predicate.term,
1435         }
1436     }
1437 }
1438
1439 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1440     pub fn with_self_ty(
1441         &self,
1442         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1443         self_ty: Ty<'tcx>,
1444     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1445         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1446     }
1447
1448     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1449         self.skip_binder().item_def_id
1450     }
1451 }
1452
1453 /// Region utilities
1454 impl<'tcx> Region<'tcx> {
1455     pub fn kind(self) -> RegionKind<'tcx> {
1456         *self.0.0
1457     }
1458
1459     pub fn get_name(self) -> Option<Symbol> {
1460         if self.has_name() {
1461             let name = match *self {
1462                 ty::ReEarlyBound(ebr) => Some(ebr.name),
1463                 ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.get_name(),
1464                 ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.get_name(),
1465                 ty::ReStatic => Some(kw::StaticLifetime),
1466                 ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.get_name(),
1467                 _ => None,
1468             };
1469
1470             return name;
1471         }
1472
1473         None
1474     }
1475
1476     /// Is this region named by the user?
1477     pub fn has_name(self) -> bool {
1478         match *self {
1479             ty::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1480             ty::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1481             ty::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1482             ty::ReStatic => true,
1483             ty::ReVar(..) => false,
1484             ty::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1485             ty::ReErased => false,
1486         }
1487     }
1488
1489     #[inline]
1490     pub fn is_static(self) -> bool {
1491         matches!(*self, ty::ReStatic)
1492     }
1493
1494     #[inline]
1495     pub fn is_erased(self) -> bool {
1496         matches!(*self, ty::ReErased)
1497     }
1498
1499     #[inline]
1500     pub fn is_late_bound(self) -> bool {
1501         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1502     }
1503
1504     #[inline]
1505     pub fn is_placeholder(self) -> bool {
1506         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1507     }
1508
1509     #[inline]
1510     pub fn bound_at_or_above_binder(self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1511         match *self {
1512             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1513             _ => false,
1514         }
1515     }
1516
1517     pub fn type_flags(self) -> TypeFlags {
1518         let mut flags = TypeFlags::empty();
1519
1520         match *self {
1521             ty::ReVar(..) => {
1522                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1523                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1524                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1525             }
1526             ty::RePlaceholder(..) => {
1527                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1528                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1529                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1530             }
1531             ty::ReEarlyBound(..) => {
1532                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1533                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1534                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1535             }
1536             ty::ReFree { .. } => {
1537                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1538                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1539             }
1540             ty::ReStatic => {
1541                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1542             }
1543             ty::ReLateBound(..) => {
1544                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1545             }
1546             ty::ReErased => {
1547                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1548             }
1549         }
1550
1551         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1552
1553         flags
1554     }
1555
1556     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1557     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1558     ///
1559     /// ```ignore (illustrative)
1560     /// impl<'a> Foo {
1561     /// //   ^^ -- early bound, declared on an impl
1562     ///
1563     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1564     /// //         ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1565     /// //         |   early-bound, appears in where-clauses
1566     /// //         late-bound, appears only in fn args
1567     ///     {..}
1568     /// }
1569     /// ```
1570     ///
1571     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1572     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1573     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1574     /// function might return the `DefId` of a closure.
1575     pub fn free_region_binding_scope(self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1576         match *self {
1577             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id),
1578             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1579             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1580         }
1581     }
1582
1583     /// True for free regions other than `'static`.
1584     pub fn is_free(self) -> bool {
1585         matches!(*self, ty::ReEarlyBound(_) | ty::ReFree(_))
1586     }
1587
1588     /// True if `self` is a free region or static.
1589     pub fn is_free_or_static(self) -> bool {
1590         match *self {
1591             ty::ReStatic => true,
1592             _ => self.is_free(),
1593         }
1594     }
1595
1596     pub fn is_var(self) -> bool {
1597         matches!(self.kind(), ty::ReVar(_))
1598     }
1599 }
1600
1601 /// Type utilities
1602 impl<'tcx> Ty<'tcx> {
1603     #[inline(always)]
1604     pub fn kind(self) -> &'tcx TyKind<'tcx> {
1605         &self.0.0.kind
1606     }
1607
1608     #[inline(always)]
1609     pub fn flags(self) -> TypeFlags {
1610         self.0.0.flags
1611     }
1612
1613     #[inline]
1614     pub fn is_unit(self) -> bool {
1615         match self.kind() {
1616             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1617             _ => false,
1618         }
1619     }
1620
1621     #[inline]
1622     pub fn is_never(self) -> bool {
1623         matches!(self.kind(), Never)
1624     }
1625
1626     #[inline]
1627     pub fn is_primitive(self) -> bool {
1628         self.kind().is_primitive()
1629     }
1630
1631     #[inline]
1632     pub fn is_adt(self) -> bool {
1633         matches!(self.kind(), Adt(..))
1634     }
1635
1636     #[inline]
1637     pub fn is_ref(self) -> bool {
1638         matches!(self.kind(), Ref(..))
1639     }
1640
1641     #[inline]
1642     pub fn is_ty_var(self) -> bool {
1643         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1644     }
1645
1646     #[inline]
1647     pub fn ty_vid(self) -> Option<ty::TyVid> {
1648         match self.kind() {
1649             &Infer(TyVar(vid)) => Some(vid),
1650             _ => None,
1651         }
1652     }
1653
1654     #[inline]
1655     pub fn is_ty_infer(self) -> bool {
1656         matches!(self.kind(), Infer(_))
1657     }
1658
1659     #[inline]
1660     pub fn is_phantom_data(self) -> bool {
1661         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1662     }
1663
1664     #[inline]
1665     pub fn is_bool(self) -> bool {
1666         *self.kind() == Bool
1667     }
1668
1669     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1670     #[inline]
1671     pub fn is_str(self) -> bool {
1672         *self.kind() == Str
1673     }
1674
1675     #[inline]
1676     pub fn is_param(self, index: u32) -> bool {
1677         match self.kind() {
1678             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1679             _ => false,
1680         }
1681     }
1682
1683     #[inline]
1684     pub fn is_slice(self) -> bool {
1685         matches!(self.kind(), Slice(_))
1686     }
1687
1688     #[inline]
1689     pub fn is_array_slice(self) -> bool {
1690         match self.kind() {
1691             Slice(_) => true,
1692             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_)),
1693             _ => false,
1694         }
1695     }
1696
1697     #[inline]
1698     pub fn is_array(self) -> bool {
1699         matches!(self.kind(), Array(..))
1700     }
1701
1702     #[inline]
1703     pub fn is_simd(self) -> bool {
1704         match self.kind() {
1705             Adt(def, _) => def.repr().simd(),
1706             _ => false,
1707         }
1708     }
1709
1710     pub fn sequence_element_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1711         match self.kind() {
1712             Array(ty, _) | Slice(ty) => *ty,
1713             Str => tcx.types.u8,
1714             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1715         }
1716     }
1717
1718     pub fn simd_size_and_type(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1719         match self.kind() {
1720             Adt(def, substs) => {
1721                 assert!(def.repr().simd(), "`simd_size_and_type` called on non-SIMD type");
1722                 let variant = def.non_enum_variant();
1723                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1724
1725                 match f0_ty.kind() {
1726                     // If the first field is an array, we assume it is the only field and its
1727                     // elements are the SIMD components.
1728                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1729                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1730                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1731                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1732                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1733                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, *f0_elem_ty)
1734                     }
1735                     // Otherwise, the fields of this Adt are the SIMD components (and we assume they
1736                     // all have the same type).
1737                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1738                 }
1739             }
1740             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1741         }
1742     }
1743
1744     #[inline]
1745     pub fn is_region_ptr(self) -> bool {
1746         matches!(self.kind(), Ref(..))
1747     }
1748
1749     #[inline]
1750     pub fn is_mutable_ptr(self) -> bool {
1751         matches!(
1752             self.kind(),
1753             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1754                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1755         )
1756     }
1757
1758     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1759     #[inline]
1760     pub fn ref_mutability(self) -> Option<hir::Mutability> {
1761         match self.kind() {
1762             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1763             _ => None,
1764         }
1765     }
1766
1767     #[inline]
1768     pub fn is_unsafe_ptr(self) -> bool {
1769         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1770     }
1771
1772     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1773     #[inline]
1774     pub fn is_any_ptr(self) -> bool {
1775         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1776     }
1777
1778     #[inline]
1779     pub fn is_box(self) -> bool {
1780         match self.kind() {
1781             Adt(def, _) => def.is_box(),
1782             _ => false,
1783         }
1784     }
1785
1786     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1787     pub fn boxed_ty(self) -> Ty<'tcx> {
1788         match self.kind() {
1789             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1790             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1791         }
1792     }
1793
1794     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1795     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1796     /// contents are abstract to rustc.)
1797     #[inline]
1798     pub fn is_scalar(self) -> bool {
1799         matches!(
1800             self.kind(),
1801             Bool | Char
1802                 | Int(_)
1803                 | Float(_)
1804                 | Uint(_)
1805                 | FnDef(..)
1806                 | FnPtr(_)
1807                 | RawPtr(_)
1808                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1809         )
1810     }
1811
1812     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1813     #[inline]
1814     pub fn is_floating_point(self) -> bool {
1815         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1816     }
1817
1818     #[inline]
1819     pub fn is_trait(self) -> bool {
1820         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::Dyn))
1821     }
1822
1823     #[inline]
1824     pub fn is_dyn_star(self) -> bool {
1825         matches!(self.kind(), Dynamic(_, _, ty::DynStar))
1826     }
1827
1828     #[inline]
1829     pub fn is_enum(self) -> bool {
1830         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_enum())
1831     }
1832
1833     #[inline]
1834     pub fn is_union(self) -> bool {
1835         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_union())
1836     }
1837
1838     #[inline]
1839     pub fn is_closure(self) -> bool {
1840         matches!(self.kind(), Closure(..))
1841     }
1842
1843     #[inline]
1844     pub fn is_generator(self) -> bool {
1845         matches!(self.kind(), Generator(..))
1846     }
1847
1848     #[inline]
1849     pub fn is_integral(self) -> bool {
1850         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1851     }
1852
1853     #[inline]
1854     pub fn is_fresh_ty(self) -> bool {
1855         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1856     }
1857
1858     #[inline]
1859     pub fn is_fresh(self) -> bool {
1860         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1861     }
1862
1863     #[inline]
1864     pub fn is_char(self) -> bool {
1865         matches!(self.kind(), Char)
1866     }
1867
1868     #[inline]
1869     pub fn is_numeric(self) -> bool {
1870         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1871     }
1872
1873     #[inline]
1874     pub fn is_signed(self) -> bool {
1875         matches!(self.kind(), Int(_))
1876     }
1877
1878     #[inline]
1879     pub fn is_ptr_sized_integral(self) -> bool {
1880         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1881     }
1882
1883     #[inline]
1884     pub fn has_concrete_skeleton(self) -> bool {
1885         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1886     }
1887
1888     /// Checks whether a type recursively contains another type
1889     ///
1890     /// Example: `Option<()>` contains `()`
1891     pub fn contains(self, other: Ty<'tcx>) -> bool {
1892         struct ContainsTyVisitor<'tcx>(Ty<'tcx>);
1893
1894         impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for ContainsTyVisitor<'tcx> {
1895             type BreakTy = ();
1896
1897             fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
1898                 if self.0 == t { ControlFlow::BREAK } else { t.super_visit_with(self) }
1899             }
1900         }
1901
1902         let cf = self.visit_with(&mut ContainsTyVisitor(other));
1903         cf.is_break()
1904     }
1905
1906     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1907     ///
1908     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1909     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1910     pub fn builtin_deref(self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1911         match self.kind() {
1912             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1913                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1914             }
1915             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty: *ty, mutbl: *mutbl }),
1916             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
1917             _ => None,
1918         }
1919     }
1920
1921     /// Returns the type of `ty[i]`.
1922     pub fn builtin_index(self) -> Option<Ty<'tcx>> {
1923         match self.kind() {
1924             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(*ty),
1925             _ => None,
1926         }
1927     }
1928
1929     pub fn fn_sig(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
1930         match self.kind() {
1931             FnDef(def_id, substs) => tcx.bound_fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
1932             FnPtr(f) => *f,
1933             Error(_) => {
1934                 // ignore errors (#54954)
1935                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
1936             }
1937             Closure(..) => bug!(
1938                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
1939             ),
1940             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
1941         }
1942     }
1943
1944     #[inline]
1945     pub fn is_fn(self) -> bool {
1946         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
1947     }
1948
1949     #[inline]
1950     pub fn is_fn_ptr(self) -> bool {
1951         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
1952     }
1953
1954     #[inline]
1955     pub fn is_impl_trait(self) -> bool {
1956         matches!(self.kind(), Opaque(..))
1957     }
1958
1959     #[inline]
1960     pub fn ty_adt_def(self) -> Option<AdtDef<'tcx>> {
1961         match self.kind() {
1962             Adt(adt, _) => Some(*adt),
1963             _ => None,
1964         }
1965     }
1966
1967     /// Iterates over tuple fields.
1968     /// Panics when called on anything but a tuple.
1969     #[inline]
1970     pub fn tuple_fields(self) -> &'tcx List<Ty<'tcx>> {
1971         match self.kind() {
1972             Tuple(substs) => substs,
1973             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
1974         }
1975     }
1976
1977     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
1978     //
1979     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
1980     #[inline]
1981     pub fn variant_range(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
1982         match self.kind() {
1983             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
1984             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
1985                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
1986             }
1987             _ => None,
1988         }
1989     }
1990
1991     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
1992     /// Panics if `variant_index` is out of range.
1993     //
1994     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
1995     #[inline]
1996     pub fn discriminant_for_variant(
1997         self,
1998         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1999         variant_index: VariantIdx,
2000     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2001         match self.kind() {
2002             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants().is_empty() => {
2003                 // This can actually happen during CTFE, see
2004                 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/89765.
2005                 None
2006             }
2007             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2008                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2009             }
2010             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2011                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2012             }
2013             _ => None,
2014         }
2015     }
2016
2017     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2018     pub fn discriminant_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2019         match self.kind() {
2020             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr().discr_type().to_ty(tcx),
2021             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2022
2023             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2024                 let assoc_items = tcx.associated_item_def_ids(
2025                     tcx.require_lang_item(hir::LangItem::DiscriminantKind, None),
2026                 );
2027                 tcx.mk_projection(assoc_items[0], tcx.intern_substs(&[self.into()]))
2028             }
2029
2030             ty::Bool
2031             | ty::Char
2032             | ty::Int(_)
2033             | ty::Uint(_)
2034             | ty::Float(_)
2035             | ty::Adt(..)
2036             | ty::Foreign(_)
2037             | ty::Str
2038             | ty::Array(..)
2039             | ty::Slice(_)
2040             | ty::RawPtr(_)
2041             | ty::Ref(..)
2042             | ty::FnDef(..)
2043             | ty::FnPtr(..)
2044             | ty::Dynamic(..)
2045             | ty::Closure(..)
2046             | ty::GeneratorWitness(..)
2047             | ty::Never
2048             | ty::Tuple(_)
2049             | ty::Error(_)
2050             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2051
2052             ty::Bound(..)
2053             | ty::Placeholder(_)
2054             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2055                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2056             }
2057         }
2058     }
2059
2060     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type,
2061     /// and a boolean signifying if this is conditional on this type being `Sized`.
2062     pub fn ptr_metadata_ty(
2063         self,
2064         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2065         normalize: impl FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
2066     ) -> (Ty<'tcx>, bool) {
2067         let tail = tcx.struct_tail_with_normalize(self, normalize, || {});
2068         match tail.kind() {
2069             // Sized types
2070             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2071             | ty::Uint(_)
2072             | ty::Int(_)
2073             | ty::Bool
2074             | ty::Float(_)
2075             | ty::FnDef(..)
2076             | ty::FnPtr(_)
2077             | ty::RawPtr(..)
2078             | ty::Char
2079             | ty::Ref(..)
2080             | ty::Generator(..)
2081             | ty::GeneratorWitness(..)
2082             | ty::Array(..)
2083             | ty::Closure(..)
2084             | ty::Never
2085             | ty::Error(_)
2086             // Extern types have metadata = ().
2087             | ty::Foreign(..)
2088             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2089             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2090             | ty::Adt(..)
2091             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2092             // a.k.a. unit type, which is Sized
2093             | ty::Tuple(..) => (tcx.types.unit, false),
2094
2095             ty::Str | ty::Slice(_) => (tcx.types.usize, false),
2096             ty::Dynamic(..) => {
2097                 let dyn_metadata = tcx.require_lang_item(LangItem::DynMetadata, None);
2098                 (tcx.bound_type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()]), false)
2099             },
2100
2101             // type parameters only have unit metadata if they're sized, so return true
2102             // to make sure we double check this during confirmation
2103             ty::Param(_) |  ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) => (tcx.types.unit, true),
2104
2105             ty::Infer(ty::TyVar(_))
2106             | ty::Bound(..)
2107             | ty::Placeholder(..)
2108             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2109                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?} (tail = {:?})", self, tail)
2110             }
2111         }
2112     }
2113
2114     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2115     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2116     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2117     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2118     /// function converts such a special type into the closure
2119     /// kind. To go the other way, use
2120     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2121     ///
2122     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2123     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2124     /// inferred. Once upvar inference (in `rustc_hir_analysis/src/check/upvar.rs`)
2125     /// is complete, that type variable will be unified.
2126     pub fn to_opt_closure_kind(self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2127         match self.kind() {
2128             Int(int_ty) => match int_ty {
2129                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2130                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2131                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2132                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2133             },
2134
2135             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2136             // closure type is not yet known
2137             Bound(..) | Infer(_) => None,
2138
2139             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2140
2141             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2142         }
2143     }
2144
2145     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2146     ///
2147     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2148     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2149     ///
2150     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2151     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2152     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2153     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2154     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2155     pub fn is_trivially_sized(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2156         match self.kind() {
2157             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2158             | ty::Uint(_)
2159             | ty::Int(_)
2160             | ty::Bool
2161             | ty::Float(_)
2162             | ty::FnDef(..)
2163             | ty::FnPtr(_)
2164             | ty::RawPtr(..)
2165             | ty::Char
2166             | ty::Ref(..)
2167             | ty::Generator(..)
2168             | ty::GeneratorWitness(..)
2169             | ty::Array(..)
2170             | ty::Closure(..)
2171             | ty::Never
2172             | ty::Error(_) => true,
2173
2174             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2175
2176             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.is_trivially_sized(tcx)),
2177
2178             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).0.is_empty(),
2179
2180             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2181
2182             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2183
2184             ty::Bound(..)
2185             | ty::Placeholder(..)
2186             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2187                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2188             }
2189         }
2190     }
2191
2192     /// Fast path helper for primitives which are always `Copy` and which
2193     /// have a side-effect-free `Clone` impl.
2194     ///
2195     /// Returning true means the type is known to be pure and `Copy+Clone`.
2196     /// Returning `false` means nothing -- could be `Copy`, might not be.
2197     ///
2198     /// This is mostly useful for optimizations, as there are the types
2199     /// on which we can replace cloning with dereferencing.
2200     pub fn is_trivially_pure_clone_copy(self) -> bool {
2201         match self.kind() {
2202             ty::Bool | ty::Char | ty::Never => true,
2203
2204             // These aren't even `Clone`
2205             ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Foreign(..) | ty::Dynamic(..) => false,
2206
2207             ty::Infer(ty::InferTy::FloatVar(_) | ty::InferTy::IntVar(_))
2208             | ty::Int(..)
2209             | ty::Uint(..)
2210             | ty::Float(..) => true,
2211
2212             // The voldemort ZSTs are fine.
2213             ty::FnDef(..) => true,
2214
2215             ty::Array(element_ty, _len) => element_ty.is_trivially_pure_clone_copy(),
2216
2217             // A 100-tuple isn't "trivial", so doing this only for reasonable sizes.
2218             ty::Tuple(field_tys) => {
2219                 field_tys.len() <= 3 && field_tys.iter().all(Self::is_trivially_pure_clone_copy)
2220             }
2221
2222             // Sometimes traits aren't implemented for every ABI or arity,
2223             // because we can't be generic over everything yet.
2224             ty::FnPtr(..) => false,
2225
2226             // Definitely absolutely not copy.
2227             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => false,
2228
2229             // Thin pointers & thin shared references are pure-clone-copy, but for
2230             // anything with custom metadata it might be more complicated.
2231             ty::Ref(_, _, hir::Mutability::Not) | ty::RawPtr(..) => false,
2232
2233             ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => false,
2234
2235             // Might be, but not "trivial" so just giving the safe answer.
2236             ty::Adt(..) | ty::Closure(..) | ty::Opaque(..) => false,
2237
2238             ty::Projection(..) | ty::Param(..) | ty::Infer(..) | ty::Error(..) => false,
2239
2240             ty::Bound(..) | ty::Placeholder(..) => {
2241                 bug!("`is_trivially_pure_clone_copy` applied to unexpected type: {:?}", self);
2242             }
2243         }
2244     }
2245
2246     /// If `self` is a primitive, return its [`Symbol`].
2247     pub fn primitive_symbol(self) -> Option<Symbol> {
2248         match self.kind() {
2249             ty::Bool => Some(sym::bool),
2250             ty::Char => Some(sym::char),
2251             ty::Float(f) => match f {
2252                 ty::FloatTy::F32 => Some(sym::f32),
2253                 ty::FloatTy::F64 => Some(sym::f64),
2254             },
2255             ty::Int(f) => match f {
2256                 ty::IntTy::Isize => Some(sym::isize),
2257                 ty::IntTy::I8 => Some(sym::i8),
2258                 ty::IntTy::I16 => Some(sym::i16),
2259                 ty::IntTy::I32 => Some(sym::i32),
2260                 ty::IntTy::I64 => Some(sym::i64),
2261                 ty::IntTy::I128 => Some(sym::i128),
2262             },
2263             ty::Uint(f) => match f {
2264                 ty::UintTy::Usize => Some(sym::usize),
2265                 ty::UintTy::U8 => Some(sym::u8),
2266                 ty::UintTy::U16 => Some(sym::u16),
2267                 ty::UintTy::U32 => Some(sym::u32),
2268                 ty::UintTy::U64 => Some(sym::u64),
2269                 ty::UintTy::U128 => Some(sym::u128),
2270             },
2271             _ => None,
2272         }
2273     }
2274 }
2275
2276 /// Extra information about why we ended up with a particular variance.
2277 /// This is only used to add more information to error messages, and
2278 /// has no effect on soundness. While choosing the 'wrong' `VarianceDiagInfo`
2279 /// may lead to confusing notes in error messages, it will never cause
2280 /// a miscompilation or unsoundness.
2281 ///
2282 /// When in doubt, use `VarianceDiagInfo::default()`
2283 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2284 pub enum VarianceDiagInfo<'tcx> {
2285     /// No additional information - this is the default.
2286     /// We will not add any additional information to error messages.
2287     #[default]
2288     None,
2289     /// We switched our variance because a generic argument occurs inside
2290     /// the invariant generic argument of another type.
2291     Invariant {
2292         /// The generic type containing the generic parameter
2293         /// that changes the variance (e.g. `*mut T`, `MyStruct<T>`)
2294         ty: Ty<'tcx>,
2295         /// The index of the generic parameter being used
2296         /// (e.g. `0` for `*mut T`, `1` for `MyStruct<'CovariantParam, 'InvariantParam>`)
2297         param_index: u32,
2298     },
2299 }
2300
2301 impl<'tcx> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2302     /// Mirrors `Variance::xform` - used to 'combine' the existing
2303     /// and new `VarianceDiagInfo`s when our variance changes.
2304     pub fn xform(self, other: VarianceDiagInfo<'tcx>) -> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2305         // For now, just use the first `VarianceDiagInfo::Invariant` that we see
2306         match self {
2307             VarianceDiagInfo::None => other,
2308             VarianceDiagInfo::Invariant { .. } => self,
2309         }
2310     }
2311 }