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Rollup merge of #80035 - ChayimFriedman2:patch-1, r=nagisa
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use self::InferTy::*;
6 use self::TyKind::*;
7
8 use crate::infer::canonical::Canonical;
9 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
10 use crate::ty::{
11     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, WithConstness,
12 };
13 use crate::ty::{DelaySpanBugEmitted, List, ParamEnv, TyS};
14 use polonius_engine::Atom;
15 use rustc_ast as ast;
16 use rustc_data_structures::captures::Captures;
17 use rustc_hir as hir;
18 use rustc_hir::def_id::DefId;
19 use rustc_index::vec::Idx;
20 use rustc_macros::HashStable;
21 use rustc_span::symbol::{kw, Ident, Symbol};
22 use rustc_target::abi::VariantIdx;
23 use rustc_target::spec::abi;
24 use std::borrow::Cow;
25 use std::cmp::Ordering;
26 use std::marker::PhantomData;
27 use std::ops::Range;
28 use ty::util::IntTypeExt;
29
30 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
31 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
32 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
33     pub ty: Ty<'tcx>,
34     pub mutbl: hir::Mutability,
35 }
36
37 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
38 #[derive(HashStable)]
39 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
40 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
41 pub struct FreeRegion {
42     pub scope: DefId,
43     pub bound_region: BoundRegion,
44 }
45
46 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
47 #[derive(HashStable)]
48 pub enum BoundRegion {
49     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
50     BrAnon(u32),
51
52     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
53     ///
54     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
55     /// the event of shadowing.
56     BrNamed(DefId, Symbol),
57
58     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
59     /// to a closure
60     BrEnv,
61 }
62
63 impl BoundRegion {
64     pub fn is_named(&self) -> bool {
65         match *self {
66             BoundRegion::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
67             _ => false,
68         }
69     }
70
71     /// When canonicalizing, we replace unbound inference variables and free
72     /// regions with anonymous late bound regions. This method asserts that
73     /// we have an anonymous late bound region, which hence may refer to
74     /// a canonical variable.
75     pub fn assert_bound_var(&self) -> BoundVar {
76         match *self {
77             BoundRegion::BrAnon(var) => BoundVar::from_u32(var),
78             _ => bug!("bound region is not anonymous"),
79         }
80     }
81 }
82
83 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
84 /// AST structure in `librustc_ast/ast.rs` as well.
85 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
86 #[derive(HashStable)]
87 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
88 pub enum TyKind<'tcx> {
89     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
90     Bool,
91
92     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
93     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
94     Char,
95
96     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
97     Int(ast::IntTy),
98
99     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
100     Uint(ast::UintTy),
101
102     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
103     Float(ast::FloatTy),
104
105     /// Structures, enumerations and unions.
106     ///
107     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
108     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
109     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
110     /// definition and not a concrete use of it.
111     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
112
113     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
114     Foreign(DefId),
115
116     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
117     Str,
118
119     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
120     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
121
122     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
123     Slice(Ty<'tcx>),
124
125     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
126     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
127
128     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
129     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
130     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
131
132     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
133     /// function has a unique type, which is output (for a function
134     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
135     ///
136     /// For example the type of `bar` here:
137     ///
138     /// ```rust
139     /// fn foo() -> i32 { 1 }
140     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
141     /// ```
142     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
143
144     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
145     ///
146     /// For example the type of `bar` here:
147     ///
148     /// ```rust
149     /// fn foo() -> i32 { 1 }
150     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
151     /// ```
152     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
153
154     /// A trait, defined with `trait`.
155     Dynamic(Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
156
157     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
158     /// `|a| a`.
159     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
160
161     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
162     /// `|a| yield a`.
163     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
164
165     /// A type representin the types stored inside a generator.
166     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
167     GeneratorWitness(Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>>),
168
169     /// The never type `!`
170     Never,
171
172     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
173     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
174     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
175
176     /// The projection of an associated type. For example,
177     /// `<T as Trait<..>>::N`.
178     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
179
180     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
181     /// The `DefId` comes either from
182     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
183     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
184     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
185     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
186     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
187
188     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}`.
189     Param(ParamTy),
190
191     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
192     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
193
194     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
195     Placeholder(ty::PlaceholderType),
196
197     /// A type variable used during type checking.
198     Infer(InferTy),
199
200     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
201     /// propagated to avoid useless error messages.
202     Error(DelaySpanBugEmitted),
203 }
204
205 impl TyKind<'tcx> {
206     #[inline]
207     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
208         match self {
209             Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_) => true,
210             _ => false,
211         }
212     }
213
214     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
215     pub fn article(&self) -> &'static str {
216         match self {
217             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
218             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
219             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
220             // to not compile felt too harsh.
221             Error(_) => "a",
222             _ => "a",
223         }
224     }
225 }
226
227 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
228 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
229 static_assert_size!(TyKind<'_>, 24);
230
231 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
232 ///
233 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
234 ///
235 /// where:
236 ///
237 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
238 ///   in scope on the function that defined the closure,
239 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
240 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
241 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
242 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
243 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
244 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
245 ///   specified above.
246 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
247 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if an U field represents a by-ref upvar,
248 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
249 ///
250 /// So, for example, given this function:
251 ///
252 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
253 ///          do(|| data.count += 1)
254 ///     }
255 ///
256 /// the type of the closure would be something like:
257 ///
258 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
259 ///
260 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
261 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
262 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
263 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
264 /// instances with the expected upvar types:
265 ///
266 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
267 ///         ...
268 ///     }
269 ///
270 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
271 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
272 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
273 ///
274 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
275 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
276 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
277 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
278 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
279 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
280 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
281 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
282 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
283 /// if one of them happens to be a reference to something that the
284 /// creating fn owns.
285 ///
286 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
287 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
288 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
289 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
290 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
291 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
292 /// out later.
293 ///
294 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
295 /// original function then? The answer is that codegen may need them
296 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
297 /// closure could capture no variables but still make use of some
298 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
299 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
300 ///
301 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
302 /// closures from capturing themselves (except via a trait
303 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
304 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
305 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
306 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
307 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
308 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
309 ///
310 /// ## Generators
311 ///
312 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
313 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
314 /// following type parameters:
315 ///
316 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
317 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
318 ///   inside the generator.
319 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
320 ///   `yield` inside the generator.
321 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
322 ///   completion of the generator.
323 /// * `GW`: The "generator witness".
324 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
325 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
326     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
327     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
328     ///
329     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
330     /// when monomorphizing.
331     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
332 }
333
334 /// Struct returned by `split()`.
335 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
336     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
337     pub closure_kind_ty: T,
338     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
339     pub tupled_upvars_ty: T,
340 }
341
342 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
343     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
344     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
345     pub fn new(
346         tcx: TyCtxt<'tcx>,
347         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
348     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
349         ClosureSubsts {
350             substs: tcx.mk_substs(
351                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
352                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
353                         .iter()
354                         .map(|&ty| ty.into()),
355                 ),
356             ),
357         }
358     }
359
360     /// Divides the closure substs into their respective components.
361     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
362     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
363         match self.substs[..] {
364             [ref parent_substs @ .., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
365                 ClosureSubstsParts {
366                     parent_substs,
367                     closure_kind_ty,
368                     closure_sig_as_fn_ptr_ty,
369                     tupled_upvars_ty,
370                 }
371             }
372             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
373         }
374     }
375
376     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
377     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
378     ///
379     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
380     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
381     pub fn is_valid(self) -> bool {
382         self.substs.len() >= 3
383             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
384     }
385
386     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
387     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
388         self.split().parent_substs
389     }
390
391     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
392     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
393     /// empty iterator is returned.
394     #[inline]
395     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
396         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
397             TyKind::Error(_) => None,
398             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
399             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
400             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
401         }
402         .into_iter()
403         .flatten()
404     }
405
406     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
407     #[inline]
408     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
409         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
410     }
411
412     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
413     /// variable during inference. To get the closure kind during
414     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
415     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
416         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
417     }
418
419     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
420     /// closure.
421     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
422     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
423     // see `rustc_typeck::check::closure`.
424     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
425         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
426     }
427
428     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
429     /// of an inference context, because in that context we know that
430     /// there are no type variables.
431     ///
432     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
433     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
434         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
435     }
436
437     /// Extracts the signature from the closure.
438     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
439         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
440         match ty.kind() {
441             ty::FnPtr(sig) => *sig,
442             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
443         }
444     }
445 }
446
447 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
448 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
449 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
450     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
451 }
452
453 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
454     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
455     pub resume_ty: T,
456     pub yield_ty: T,
457     pub return_ty: T,
458     pub witness: T,
459     pub tupled_upvars_ty: T,
460 }
461
462 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
463     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
464     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
465     pub fn new(
466         tcx: TyCtxt<'tcx>,
467         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
468     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
469         GeneratorSubsts {
470             substs: tcx.mk_substs(
471                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
472                     [
473                         parts.resume_ty,
474                         parts.yield_ty,
475                         parts.return_ty,
476                         parts.witness,
477                         parts.tupled_upvars_ty,
478                     ]
479                     .iter()
480                     .map(|&ty| ty.into()),
481                 ),
482             ),
483         }
484     }
485
486     /// Divides the generator substs into their respective components.
487     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
488     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
489         match self.substs[..] {
490             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
491                 GeneratorSubstsParts {
492                     parent_substs,
493                     resume_ty,
494                     yield_ty,
495                     return_ty,
496                     witness,
497                     tupled_upvars_ty,
498                 }
499             }
500             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
501         }
502     }
503
504     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
505     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
506     ///
507     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
508     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
509     pub fn is_valid(self) -> bool {
510         self.substs.len() >= 5
511             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
512     }
513
514     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
515     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
516         self.split().parent_substs
517     }
518
519     /// This describes the types that can be contained in a generator.
520     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
521     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
522     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
523     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
524     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
525         self.split().witness.expect_ty()
526     }
527
528     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
529     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
530     /// empty iterator is returned.
531     #[inline]
532     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
533         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
534             TyKind::Error(_) => None,
535             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
536             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
537             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
538         }
539         .into_iter()
540         .flatten()
541     }
542
543     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
544     #[inline]
545     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
546         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
547     }
548
549     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
550     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
551         self.split().resume_ty.expect_ty()
552     }
553
554     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
555     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
556         self.split().yield_ty.expect_ty()
557     }
558
559     /// Returns the type representing the return type of the generator.
560     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
561         self.split().return_ty.expect_ty()
562     }
563
564     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
565     /// and return types.
566     ///
567     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
568     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
569     /// function should be removed.
570     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
571         ty::Binder::dummy(self.sig())
572     }
573
574     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
575     /// and return types.
576     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
577         ty::GenSig {
578             resume_ty: self.resume_ty(),
579             yield_ty: self.yield_ty(),
580             return_ty: self.return_ty(),
581         }
582     }
583 }
584
585 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
586     /// Generator has not been resumed yet.
587     pub const UNRESUMED: usize = 0;
588     /// Generator has returned or is completed.
589     pub const RETURNED: usize = 1;
590     /// Generator has been poisoned.
591     pub const POISONED: usize = 2;
592
593     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
594     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
595     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
596
597     /// The valid variant indices of this generator.
598     #[inline]
599     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
600         // FIXME requires optimized MIR
601         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).variant_fields.len();
602         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
603     }
604
605     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
606     /// out of range.
607     #[inline]
608     pub fn discriminant_for_variant(
609         &self,
610         def_id: DefId,
611         tcx: TyCtxt<'tcx>,
612         variant_index: VariantIdx,
613     ) -> Discr<'tcx> {
614         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
615         // the same as the variant index.
616         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
617         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
618     }
619
620     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
621     /// variant indices.
622     #[inline]
623     pub fn discriminants(
624         self,
625         def_id: DefId,
626         tcx: TyCtxt<'tcx>,
627     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
628         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
629             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
630         })
631     }
632
633     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
634     /// variant `v`.
635     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
636         match v.as_usize() {
637             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
638             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
639             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
640             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
641         }
642     }
643
644     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
645     #[inline]
646     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
647         tcx.types.u32
648     }
649
650     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
651     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
652     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
653     ///
654     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
655     /// be repeated in multiple variants.
656     #[inline]
657     pub fn state_tys(
658         self,
659         def_id: DefId,
660         tcx: TyCtxt<'tcx>,
661     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
662         let layout = tcx.generator_layout(def_id);
663         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
664             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
665         })
666     }
667
668     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
669     /// variant.
670     #[inline]
671     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
672         self.upvar_tys()
673     }
674 }
675
676 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
677 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
678     Closure(SubstsRef<'tcx>),
679     Generator(SubstsRef<'tcx>),
680 }
681
682 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
683     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
684     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
685     /// empty iterator is returned.
686     #[inline]
687     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
688         let tupled_tys = match self {
689             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
690             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
691         };
692
693         match tupled_tys.kind() {
694             TyKind::Error(_) => None,
695             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
696             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
697             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
698         }
699         .into_iter()
700         .flatten()
701     }
702
703     #[inline]
704     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
705         match self {
706             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
707             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
708         }
709     }
710 }
711
712 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
713 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
714 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
715     /// E.g., `Iterator`.
716     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
717     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
718     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
719     /// E.g., `Send`.
720     AutoTrait(DefId),
721 }
722
723 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
724     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
725     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
726     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
727         use self::ExistentialPredicate::*;
728         match (*self, *other) {
729             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
730             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
731                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
732             }
733             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
734                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
735             }
736             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
737             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
738             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
739             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
740         }
741     }
742 }
743
744 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
745     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
746         use crate::ty::ToPredicate;
747         match self.skip_binder() {
748             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
749                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
750             }
751             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
752                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
753             }
754             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
755                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
756                     def_id: did,
757                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
758                 });
759                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
760             }
761         }
762     }
763 }
764
765 impl<'tcx> List<ExistentialPredicate<'tcx>> {
766     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
767     ///
768     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
769     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
770     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
771     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
772     /// object.
773     ///
774     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
775     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
776     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
777     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
778     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
779     /// a rather non-trivial task).
780     ///
781     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
782     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
783     /// are the set `{Sync}`.
784     ///
785     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
786     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
787     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
788     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
789     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
790     /// and destructor.
791     pub fn principal(&self) -> Option<ExistentialTraitRef<'tcx>> {
792         match self[0] {
793             ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
794             _ => None,
795         }
796     }
797
798     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
799         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.def_id)
800     }
801
802     #[inline]
803     pub fn projection_bounds<'a>(
804         &'a self,
805     ) -> impl Iterator<Item = ExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
806         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
807             ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
808             _ => None,
809         })
810     }
811
812     #[inline]
813     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
814         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
815             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
816             _ => None,
817         })
818     }
819 }
820
821 impl<'tcx> Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
822     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
823         self.map_bound(|b| b.principal()).transpose()
824     }
825
826     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
827         self.skip_binder().principal_def_id()
828     }
829
830     #[inline]
831     pub fn projection_bounds<'a>(
832         &'a self,
833     ) -> impl Iterator<Item = PolyExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
834         self.skip_binder().projection_bounds().map(Binder::bind)
835     }
836
837     #[inline]
838     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
839         self.skip_binder().auto_traits()
840     }
841
842     pub fn iter<'a>(
843         &'a self,
844     ) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> + 'tcx {
845         self.skip_binder().iter().map(Binder::bind)
846     }
847 }
848
849 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
850 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
851 ///
852 ///     T: Foo<U>
853 ///
854 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
855 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
856 /// and `U` as parameter 1.
857 ///
858 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
859 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
860 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
861 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
862 pub struct TraitRef<'tcx> {
863     pub def_id: DefId,
864     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
865 }
866
867 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
868     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
869         TraitRef { def_id, substs }
870     }
871
872     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
873     /// are the parameters defined on trait.
874     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
875         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
876     }
877
878     #[inline]
879     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
880         self.substs.type_at(0)
881     }
882
883     pub fn from_method(
884         tcx: TyCtxt<'tcx>,
885         trait_id: DefId,
886         substs: SubstsRef<'tcx>,
887     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
888         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
889
890         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
891     }
892 }
893
894 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
895
896 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
897     pub fn self_ty(&self) -> Binder<Ty<'tcx>> {
898         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
899     }
900
901     pub fn def_id(&self) -> DefId {
902         self.skip_binder().def_id
903     }
904
905     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
906         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate { trait_ref })
907     }
908 }
909
910 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
911 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
912 ///
913 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
914 ///
915 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
916 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
917 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
918 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
919 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
920     pub def_id: DefId,
921     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
922 }
923
924 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
925     pub fn erase_self_ty(
926         tcx: TyCtxt<'tcx>,
927         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
928     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
929         // Assert there is a Self.
930         trait_ref.substs.type_at(0);
931
932         ty::ExistentialTraitRef {
933             def_id: trait_ref.def_id,
934             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
935         }
936     }
937
938     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
939     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
940     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
941     /// or some placeholder type.
942     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
943         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
944         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
945
946         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
947     }
948 }
949
950 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
951
952 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
953     pub fn def_id(&self) -> DefId {
954         self.skip_binder().def_id
955     }
956
957     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
958     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
959     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
960     /// or some placeholder type.
961     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
962         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
963     }
964 }
965
966 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
967 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
968 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
969 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
970 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
971 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
972 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
973 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
974 pub struct Binder<T>(T);
975
976 impl<T> Binder<T> {
977     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
978     /// contain any bound vars that would be bound by the
979     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
980     /// different binding level.
981     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
982     where
983         T: TypeFoldable<'tcx>,
984     {
985         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
986         Binder(value)
987     }
988
989     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
990     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
991         Binder(value)
992     }
993
994     /// Wraps `value` in a binder without actually binding any currently
995     /// unbound variables.
996     ///
997     /// Note that this will shift all debrujin indices of escaping bound variables
998     /// by 1 to avoid accidential captures.
999     pub fn wrap_nonbinding(tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> Binder<T>
1000     where
1001         T: TypeFoldable<'tcx>,
1002     {
1003         if value.has_escaping_bound_vars() {
1004             Binder::bind(super::fold::shift_vars(tcx, value, 1))
1005         } else {
1006             Binder::dummy(value)
1007         }
1008     }
1009
1010     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
1011     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
1012     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
1013     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1014     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1015     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1016     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1017     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1018     /// regions, or you are being very careful about your depth
1019     /// accounting.
1020     ///
1021     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1022     ///
1023     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1024     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1025     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1026     pub fn skip_binder(self) -> T {
1027         self.0
1028     }
1029
1030     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
1031         Binder(&self.0)
1032     }
1033
1034     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
1035     where
1036         F: FnOnce(&T) -> U,
1037     {
1038         self.as_ref().map_bound(f)
1039     }
1040
1041     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
1042     where
1043         F: FnOnce(T) -> U,
1044     {
1045         Binder(f(self.0))
1046     }
1047
1048     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1049     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1050     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1051     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1052     ///
1053     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1054     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1055     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1056     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1057     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<U> {
1058         Binder(value)
1059     }
1060
1061     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1062     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1063     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1064     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1065     ///
1066     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1067     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1068     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1069     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1070     /// would not be that useful.)
1071     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
1072     where
1073         T: TypeFoldable<'tcx>,
1074     {
1075         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1076     }
1077
1078     /// Given two things that have the same binder level,
1079     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
1080     /// and then wraps its result.
1081     ///
1082     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1083     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1084     /// bound in the resulting return value.
1085     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
1086     where
1087         F: FnOnce(T, U) -> R,
1088     {
1089         Binder(f(self.0, u.0))
1090     }
1091
1092     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1093     /// level as the original, returning two distinct binders.
1094     ///
1095     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1096     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1097     /// bound in the resulting return values.
1098     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
1099     where
1100         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1101     {
1102         let (u, v) = f(self.0);
1103         (Binder(u), Binder(v))
1104     }
1105 }
1106
1107 impl<T> Binder<Option<T>> {
1108     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<T>> {
1109         self.0.map(Binder)
1110     }
1111 }
1112
1113 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1114 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1115 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1116 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1117 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1118     /// The parameters of the associated item.
1119     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1120
1121     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1122     ///
1123     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1124     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1125     pub item_def_id: DefId,
1126 }
1127
1128 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1129     /// Construct a `ProjectionTy` by searching the trait from `trait_ref` for the
1130     /// associated item named `item_name`.
1131     pub fn from_ref_and_name(
1132         tcx: TyCtxt<'_>,
1133         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
1134         item_name: Ident,
1135     ) -> ProjectionTy<'tcx> {
1136         let item_def_id = tcx
1137             .associated_items(trait_ref.def_id)
1138             .find_by_name_and_kind(tcx, item_name, ty::AssocKind::Type, trait_ref.def_id)
1139             .unwrap()
1140             .def_id;
1141
1142         ProjectionTy { substs: trait_ref.substs, item_def_id }
1143     }
1144
1145     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1146     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1147     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1148     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1149         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1150         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1151     }
1152
1153     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1154         self.substs.type_at(0)
1155     }
1156 }
1157
1158 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1159 pub struct GenSig<'tcx> {
1160     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1161     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1162     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1163 }
1164
1165 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1166
1167 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1168     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1169         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1170     }
1171     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1172         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1173     }
1174     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1175         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1176     }
1177 }
1178
1179 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1180 /// decided to use to refer to the input/output types.
1181 ///
1182 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1183 /// - `output`: is the return type.
1184 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1185 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1186 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1187 pub struct FnSig<'tcx> {
1188     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1189     pub c_variadic: bool,
1190     pub unsafety: hir::Unsafety,
1191     pub abi: abi::Abi,
1192 }
1193
1194 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1195     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1196         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1197     }
1198
1199     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1200         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1201     }
1202
1203     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1204     // method.
1205     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1206         FnSig {
1207             inputs_and_output: List::empty(),
1208             c_variadic: false,
1209             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1210             abi: abi::Abi::Rust,
1211         }
1212     }
1213 }
1214
1215 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1216
1217 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1218     #[inline]
1219     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1220         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1221     }
1222     #[inline]
1223     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1224         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1225     }
1226     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1227         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1228     }
1229     #[inline]
1230     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1231         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1232     }
1233     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1234         self.skip_binder().c_variadic
1235     }
1236     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1237         self.skip_binder().unsafety
1238     }
1239     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1240         self.skip_binder().abi
1241     }
1242 }
1243
1244 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1245
1246 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1247 #[derive(HashStable)]
1248 pub struct ParamTy {
1249     pub index: u32,
1250     pub name: Symbol,
1251 }
1252
1253 impl<'tcx> ParamTy {
1254     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1255         ParamTy { index, name }
1256     }
1257
1258     pub fn for_self() -> ParamTy {
1259         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1260     }
1261
1262     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1263         ParamTy::new(def.index, def.name)
1264     }
1265
1266     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1267         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1268     }
1269 }
1270
1271 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1272 #[derive(HashStable)]
1273 pub struct ParamConst {
1274     pub index: u32,
1275     pub name: Symbol,
1276 }
1277
1278 impl<'tcx> ParamConst {
1279     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1280         ParamConst { index, name }
1281     }
1282
1283     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1284         ParamConst::new(def.index, def.name)
1285     }
1286
1287     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
1288         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1289     }
1290 }
1291
1292 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1293
1294 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1295 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1296 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1297 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1298 /// module for more information.
1299 ///
1300 /// ## The Region lattice within a given function
1301 ///
1302 /// In general, the region lattice looks like
1303 ///
1304 /// ```
1305 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1306 /// |                |              |
1307 /// early-bound and  |              |
1308 /// free regions     |              |
1309 /// |                |              |
1310 /// |                |              |
1311 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1312 /// |            /                  |
1313 /// |           /         placeholder(Un)
1314 /// empty(U1) --         /
1315 /// |                   /
1316 /// ...                /
1317 /// |                 /
1318 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1319 /// ```
1320 ///
1321 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1322 /// function declaration. They have relationships to one another
1323 /// determined based on the declared relationships from the
1324 /// function.
1325 ///
1326 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1327 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1328 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1329 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1330 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1331 /// regions.
1332 ///
1333 /// ## Inference variables
1334 ///
1335 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1336 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1337 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1338 /// lattice above (the minimal region that meets the
1339 /// constraints).
1340 ///
1341 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1342 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1343 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1344 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1345 /// case.
1346 ///
1347 /// ## Bound Regions
1348 ///
1349 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1350 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1351 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1352 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1353 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1354 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1355 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1356 ///
1357 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1358 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1359 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1360 /// or region variables).
1361 ///
1362 /// ## Placeholder and Free Regions
1363 ///
1364 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1365 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1366 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1367 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1368 /// assumed without being checked.
1369 ///
1370 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1371 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1372 ///
1373 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1374 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1375 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1376 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1377 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1378 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1379 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1380 ///
1381 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1382 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1383 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1384 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1385 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1386 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1387 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1388 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1389 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1390 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1391 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1392 /// by the [rustc dev guide].
1393 ///
1394 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1395 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1396 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1397 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1398 pub enum RegionKind {
1399     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1400     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1401     /// parameters are substituted.
1402     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1403
1404     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1405     /// function is called.
1406     ReLateBound(ty::DebruijnIndex, BoundRegion),
1407
1408     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1409     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1410     /// region parameters.
1411     ReFree(FreeRegion),
1412
1413     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1414     ReStatic,
1415
1416     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1417     ReVar(RegionVid),
1418
1419     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1420     /// Should not exist after typeck.
1421     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1422
1423     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1424     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1425     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1426     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1427     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1428     /// from `U`.
1429     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1430
1431     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1432     ReErased,
1433 }
1434
1435 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1436 pub struct EarlyBoundRegion {
1437     pub def_id: DefId,
1438     pub index: u32,
1439     pub name: Symbol,
1440 }
1441
1442 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1443 pub struct TyVid {
1444     pub index: u32,
1445 }
1446
1447 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1448 pub struct ConstVid<'tcx> {
1449     pub index: u32,
1450     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1451 }
1452
1453 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1454 pub struct IntVid {
1455     pub index: u32,
1456 }
1457
1458 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1459 pub struct FloatVid {
1460     pub index: u32,
1461 }
1462
1463 rustc_index::newtype_index! {
1464     pub struct RegionVid {
1465         DEBUG_FORMAT = custom,
1466     }
1467 }
1468
1469 impl Atom for RegionVid {
1470     fn index(self) -> usize {
1471         Idx::index(self)
1472     }
1473 }
1474
1475 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1476 #[derive(HashStable)]
1477 pub enum InferTy {
1478     TyVar(TyVid),
1479     IntVar(IntVid),
1480     FloatVar(FloatVid),
1481
1482     /// A `FreshTy` is one that is generated as a replacement for an
1483     /// unbound type variable. This is convenient for caching etc. See
1484     /// `infer::freshen` for more details.
1485     FreshTy(u32),
1486     FreshIntTy(u32),
1487     FreshFloatTy(u32),
1488 }
1489
1490 rustc_index::newtype_index! {
1491     pub struct BoundVar { .. }
1492 }
1493
1494 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1495 #[derive(HashStable)]
1496 pub struct BoundTy {
1497     pub var: BoundVar,
1498     pub kind: BoundTyKind,
1499 }
1500
1501 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1502 #[derive(HashStable)]
1503 pub enum BoundTyKind {
1504     Anon,
1505     Param(Symbol),
1506 }
1507
1508 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1509     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1510         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1511     }
1512 }
1513
1514 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1515 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1516 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1517 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1518     pub item_def_id: DefId,
1519     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1520     pub ty: Ty<'tcx>,
1521 }
1522
1523 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<ExistentialProjection<'tcx>>;
1524
1525 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1526     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1527     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1528     /// then this function would return a `exists T. T: Iterator` existential trait
1529     /// reference.
1530     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1531         // FIXME(generic_associated_types): substs is the substs of the
1532         // associated type, which should be truncated to get the correct substs
1533         // for the trait.
1534         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1535         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs: self.substs }
1536     }
1537
1538     pub fn with_self_ty(
1539         &self,
1540         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1541         self_ty: Ty<'tcx>,
1542     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1543         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1544         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1545
1546         ty::ProjectionPredicate {
1547             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1548                 item_def_id: self.item_def_id,
1549                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1550             },
1551             ty: self.ty,
1552         }
1553     }
1554 }
1555
1556 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1557     pub fn with_self_ty(
1558         &self,
1559         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1560         self_ty: Ty<'tcx>,
1561     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1562         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1563     }
1564
1565     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1566         self.skip_binder().item_def_id
1567     }
1568 }
1569
1570 /// Region utilities
1571 impl RegionKind {
1572     /// Is this region named by the user?
1573     pub fn has_name(&self) -> bool {
1574         match *self {
1575             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1576             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.is_named(),
1577             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1578             RegionKind::ReStatic => true,
1579             RegionKind::ReVar(..) => false,
1580             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1581             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1582             RegionKind::ReErased => false,
1583         }
1584     }
1585
1586     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1587         match *self {
1588             ty::ReLateBound(..) => true,
1589             _ => false,
1590         }
1591     }
1592
1593     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1594         match *self {
1595             ty::RePlaceholder(..) => true,
1596             _ => false,
1597         }
1598     }
1599
1600     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1601         match *self {
1602             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1603             _ => false,
1604         }
1605     }
1606
1607     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1608     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1609     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1610     /// when moving a region out from inside binders:
1611     ///
1612     /// ```
1613     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1614     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1615     /// ```
1616     ///
1617     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1618     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1619     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1620     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1621     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1622     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1623     ///
1624     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1625     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1626     /// error (and should fail an assertion failure).
1627     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1628         match *self {
1629             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1630                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1631             }
1632             r => r,
1633         }
1634     }
1635
1636     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1637         let mut flags = TypeFlags::empty();
1638
1639         match *self {
1640             ty::ReVar(..) => {
1641                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1642                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1643                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1644             }
1645             ty::RePlaceholder(..) => {
1646                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1647                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1648                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1649             }
1650             ty::ReEarlyBound(..) => {
1651                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1652                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1653                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1654             }
1655             ty::ReFree { .. } => {
1656                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1657                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1658             }
1659             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1660                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1661             }
1662             ty::ReLateBound(..) => {
1663                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1664             }
1665             ty::ReErased => {
1666                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1667             }
1668         }
1669
1670         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1671
1672         flags
1673     }
1674
1675     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1676     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1677     ///
1678     /// ```
1679     /// impl<'a> Foo {
1680     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1681     ///
1682     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1683     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1684     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1685     ///            late-bound, appears only in fn args
1686     ///     {..}
1687     /// }
1688     /// ```
1689     ///
1690     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1691     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1692     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1693     /// function might return the `DefId` of a closure.
1694     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1695         match self {
1696             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1697             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1698             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1699         }
1700     }
1701 }
1702
1703 /// Type utilities
1704 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1705     #[inline(always)]
1706     pub fn kind(&self) -> &TyKind<'tcx> {
1707         &self.kind
1708     }
1709
1710     #[inline(always)]
1711     pub fn flags(&self) -> TypeFlags {
1712         self.flags
1713     }
1714
1715     #[inline]
1716     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1717         match self.kind() {
1718             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1719             _ => false,
1720         }
1721     }
1722
1723     #[inline]
1724     pub fn is_never(&self) -> bool {
1725         matches!(self.kind(), Never)
1726     }
1727
1728     /// Checks whether a type is definitely uninhabited. This is
1729     /// conservative: for some types that are uninhabited we return `false`,
1730     /// but we only return `true` for types that are definitely uninhabited.
1731     /// `ty.conservative_is_privately_uninhabited` implies that any value of type `ty`
1732     /// will be `Abi::Uninhabited`. (Note that uninhabited types may have nonzero
1733     /// size, to account for partial initialisation. See #49298 for details.)
1734     pub fn conservative_is_privately_uninhabited(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1735         // FIXME(varkor): we can make this less conversative by substituting concrete
1736         // type arguments.
1737         match self.kind() {
1738             ty::Never => true,
1739             ty::Adt(def, _) if def.is_union() => {
1740                 // For now, `union`s are never considered uninhabited.
1741                 false
1742             }
1743             ty::Adt(def, _) => {
1744                 // Any ADT is uninhabited if either:
1745                 // (a) It has no variants (i.e. an empty `enum`);
1746                 // (b) Each of its variants (a single one in the case of a `struct`) has at least
1747                 //     one uninhabited field.
1748                 def.variants.iter().all(|var| {
1749                     var.fields.iter().any(|field| {
1750                         tcx.type_of(field.did).conservative_is_privately_uninhabited(tcx)
1751                     })
1752                 })
1753             }
1754             ty::Tuple(..) => {
1755                 self.tuple_fields().any(|ty| ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx))
1756             }
1757             ty::Array(ty, len) => {
1758                 match len.try_eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) {
1759                     Some(0) | None => false,
1760                     // If the array is definitely non-empty, it's uninhabited if
1761                     // the type of its elements is uninhabited.
1762                     Some(1..) => ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx),
1763                 }
1764             }
1765             ty::Ref(..) => {
1766                 // References to uninitialised memory is valid for any type, including
1767                 // uninhabited types, in unsafe code, so we treat all references as
1768                 // inhabited.
1769                 false
1770             }
1771             _ => false,
1772         }
1773     }
1774
1775     #[inline]
1776     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1777         self.kind().is_primitive()
1778     }
1779
1780     #[inline]
1781     pub fn is_adt(&self) -> bool {
1782         matches!(self.kind(), Adt(..))
1783     }
1784
1785     #[inline]
1786     pub fn is_ref(&self) -> bool {
1787         matches!(self.kind(), Ref(..))
1788     }
1789
1790     #[inline]
1791     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1792         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1793     }
1794
1795     #[inline]
1796     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1797         matches!(self.kind(), Infer(_))
1798     }
1799
1800     #[inline]
1801     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1802         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1803     }
1804
1805     #[inline]
1806     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1807         *self.kind() == Bool
1808     }
1809
1810     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1811     #[inline]
1812     pub fn is_str(&self) -> bool {
1813         *self.kind() == Str
1814     }
1815
1816     #[inline]
1817     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1818         match self.kind() {
1819             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1820             _ => false,
1821         }
1822     }
1823
1824     #[inline]
1825     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1826         match self.kind() {
1827             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_) | Str),
1828             _ => false,
1829         }
1830     }
1831
1832     #[inline]
1833     pub fn is_array(&self) -> bool {
1834         matches!(self.kind(), Array(..))
1835     }
1836
1837     #[inline]
1838     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1839         match self.kind() {
1840             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1841             _ => false,
1842         }
1843     }
1844
1845     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1846         match self.kind() {
1847             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1848             Str => tcx.mk_mach_uint(ast::UintTy::U8),
1849             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1850         }
1851     }
1852
1853     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1854         match self.kind() {
1855             Adt(def, substs) => {
1856                 let variant = def.non_enum_variant();
1857                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1858
1859                 match f0_ty.kind() {
1860                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1861                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1862                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1863                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1864                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1865                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, f0_elem_ty)
1866                     }
1867                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1868                 }
1869             }
1870             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1871         }
1872     }
1873
1874     #[inline]
1875     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1876         matches!(self.kind(), Ref(..))
1877     }
1878
1879     #[inline]
1880     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1881         matches!(
1882             self.kind(),
1883             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1884                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1885         )
1886     }
1887
1888     #[inline]
1889     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1890         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1891     }
1892
1893     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1894     #[inline]
1895     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1896         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1897     }
1898
1899     #[inline]
1900     pub fn is_box(&self) -> bool {
1901         match self.kind() {
1902             Adt(def, _) => def.is_box(),
1903             _ => false,
1904         }
1905     }
1906
1907     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1908     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1909         match self.kind() {
1910             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1911             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1912         }
1913     }
1914
1915     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1916     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1917     /// contents are abstract to rustc.)
1918     #[inline]
1919     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1920         matches!(
1921             self.kind(),
1922             Bool | Char | Int(_) | Float(_) | Uint(_) | FnDef(..) | FnPtr(_) | RawPtr(_)
1923             | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1924         )
1925     }
1926
1927     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1928     #[inline]
1929     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1930         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1931     }
1932
1933     #[inline]
1934     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1935         matches!(self.kind(), Dynamic(..))
1936     }
1937
1938     #[inline]
1939     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1940         match self.kind() {
1941             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
1942             _ => false,
1943         }
1944     }
1945
1946     #[inline]
1947     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1948         matches!(self.kind(), Closure(..))
1949     }
1950
1951     #[inline]
1952     pub fn is_generator(&self) -> bool {
1953         matches!(self.kind(), Generator(..))
1954     }
1955
1956     #[inline]
1957     pub fn is_integral(&self) -> bool {
1958         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1959     }
1960
1961     #[inline]
1962     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
1963         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1964     }
1965
1966     #[inline]
1967     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
1968         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1969     }
1970
1971     #[inline]
1972     pub fn is_char(&self) -> bool {
1973         matches!(self.kind(), Char)
1974     }
1975
1976     #[inline]
1977     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
1978         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1979     }
1980
1981     #[inline]
1982     pub fn is_signed(&self) -> bool {
1983         matches!(self.kind(), Int(_))
1984     }
1985
1986     #[inline]
1987     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
1988         matches!(self.kind(), Int(ast::IntTy::Isize) | Uint(ast::UintTy::Usize))
1989     }
1990
1991     #[inline]
1992     pub fn is_machine(&self) -> bool {
1993         matches!(self.kind(), Int(..) | Uint(..) | Float(..))
1994     }
1995
1996     #[inline]
1997     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
1998         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1999     }
2000
2001     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
2002     ///
2003     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
2004     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
2005     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
2006         match self.kind() {
2007             Adt(def, _) if def.is_box() => {
2008                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
2009             }
2010             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl: *mutbl }),
2011             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
2012             _ => None,
2013         }
2014     }
2015
2016     /// Returns the type of `ty[i]`.
2017     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2018         match self.kind() {
2019             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2020             _ => None,
2021         }
2022     }
2023
2024     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2025         match self.kind() {
2026             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
2027             FnPtr(f) => *f,
2028             Error(_) => {
2029                 // ignore errors (#54954)
2030                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2031             }
2032             Closure(..) => bug!(
2033                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2034             ),
2035             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2036         }
2037     }
2038
2039     #[inline]
2040     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2041         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
2042     }
2043
2044     #[inline]
2045     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2046         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
2047     }
2048
2049     #[inline]
2050     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2051         matches!(self.kind(), Opaque(..))
2052     }
2053
2054     #[inline]
2055     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2056         match self.kind() {
2057             Adt(adt, _) => Some(adt),
2058             _ => None,
2059         }
2060     }
2061
2062     /// Iterates over tuple fields.
2063     /// Panics when called on anything but a tuple.
2064     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2065         match self.kind() {
2066             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2067             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2068         }
2069     }
2070
2071     /// Get the `i`-th element of a tuple.
2072     /// Panics when called on anything but a tuple.
2073     pub fn tuple_element_ty(&self, i: usize) -> Option<Ty<'tcx>> {
2074         match self.kind() {
2075             Tuple(substs) => substs.iter().nth(i).map(|field| field.expect_ty()),
2076             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2077         }
2078     }
2079
2080     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2081     //
2082     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2083     #[inline]
2084     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2085         match self.kind() {
2086             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2087             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2088                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2089             }
2090             _ => None,
2091         }
2092     }
2093
2094     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2095     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2096     //
2097     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2098     #[inline]
2099     pub fn discriminant_for_variant(
2100         &self,
2101         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2102         variant_index: VariantIdx,
2103     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2104         match self.kind() {
2105             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2106                 bug!("discriminant_for_variant called on zero variant enum");
2107             }
2108             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2109                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2110             }
2111             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2112                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2113             }
2114             _ => None,
2115         }
2116     }
2117
2118     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2119     pub fn discriminant_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2120         match self.kind() {
2121             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2122             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2123
2124             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2125                 let assoc_items =
2126                     tcx.associated_items(tcx.lang_items().discriminant_kind_trait().unwrap());
2127                 let discriminant_def_id = assoc_items.in_definition_order().next().unwrap().def_id;
2128                 tcx.mk_projection(discriminant_def_id, tcx.mk_substs([self.into()].iter()))
2129             }
2130
2131             ty::Bool
2132             | ty::Char
2133             | ty::Int(_)
2134             | ty::Uint(_)
2135             | ty::Float(_)
2136             | ty::Adt(..)
2137             | ty::Foreign(_)
2138             | ty::Str
2139             | ty::Array(..)
2140             | ty::Slice(_)
2141             | ty::RawPtr(_)
2142             | ty::Ref(..)
2143             | ty::FnDef(..)
2144             | ty::FnPtr(..)
2145             | ty::Dynamic(..)
2146             | ty::Closure(..)
2147             | ty::GeneratorWitness(..)
2148             | ty::Never
2149             | ty::Tuple(_)
2150             | ty::Error(_)
2151             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2152
2153             ty::Bound(..)
2154             | ty::Placeholder(_)
2155             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2156                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2157             }
2158         }
2159     }
2160
2161     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2162     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2163     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2164     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2165     /// function converts such a special type into the closure
2166     /// kind. To go the other way, use
2167     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2168     ///
2169     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2170     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2171     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2172     /// is complete, that type variable will be unified.
2173     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2174         match self.kind() {
2175             Int(int_ty) => match int_ty {
2176                 ast::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2177                 ast::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2178                 ast::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2179                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2180             },
2181
2182             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2183             // closure type is not yet known
2184             Bound(..) | Infer(_) => None,
2185
2186             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2187
2188             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2189         }
2190     }
2191
2192     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2193     ///
2194     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2195     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2196     ///
2197     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2198     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2199     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2200     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2201     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2202     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2203         match self.kind() {
2204             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2205             | ty::Uint(_)
2206             | ty::Int(_)
2207             | ty::Bool
2208             | ty::Float(_)
2209             | ty::FnDef(..)
2210             | ty::FnPtr(_)
2211             | ty::RawPtr(..)
2212             | ty::Char
2213             | ty::Ref(..)
2214             | ty::Generator(..)
2215             | ty::GeneratorWitness(..)
2216             | ty::Array(..)
2217             | ty::Closure(..)
2218             | ty::Never
2219             | ty::Error(_) => true,
2220
2221             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2222
2223             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2224
2225             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2226
2227             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2228
2229             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2230
2231             ty::Bound(..)
2232             | ty::Placeholder(..)
2233             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2234                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2235             }
2236         }
2237     }
2238 }