]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_middle/src/ty/sty.rs
Rollup merge of #93751 - eholk:issue-93648-drop-tracking-projection, r=tmiasko
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use self::TyKind::*;
6
7 use crate::infer::canonical::Canonical;
8 use crate::ty::fold::ValidateBoundVars;
9 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
10 use crate::ty::InferTy::{self, *};
11 use crate::ty::{self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Term, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable};
12 use crate::ty::{DelaySpanBugEmitted, List, ParamEnv, TyS};
13 use polonius_engine::Atom;
14 use rustc_data_structures::captures::Captures;
15 use rustc_hir as hir;
16 use rustc_hir::def_id::DefId;
17 use rustc_index::vec::Idx;
18 use rustc_macros::HashStable;
19 use rustc_span::symbol::{kw, Symbol};
20 use rustc_target::abi::VariantIdx;
21 use rustc_target::spec::abi;
22 use std::borrow::Cow;
23 use std::cmp::Ordering;
24 use std::marker::PhantomData;
25 use std::ops::Range;
26 use ty::util::IntTypeExt;
27
28 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
29 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
30 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
31     pub ty: Ty<'tcx>,
32     pub mutbl: hir::Mutability,
33 }
34
35 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
36 #[derive(HashStable)]
37 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
38 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
39 pub struct FreeRegion {
40     pub scope: DefId,
41     pub bound_region: BoundRegionKind,
42 }
43
44 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
45 #[derive(HashStable)]
46 pub enum BoundRegionKind {
47     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
48     BrAnon(u32),
49
50     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
51     ///
52     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
53     /// the event of shadowing.
54     BrNamed(DefId, Symbol),
55
56     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
57     /// to a closure
58     BrEnv,
59 }
60
61 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
62 #[derive(HashStable)]
63 pub struct BoundRegion {
64     pub var: BoundVar,
65     pub kind: BoundRegionKind,
66 }
67
68 impl BoundRegionKind {
69     pub fn is_named(&self) -> bool {
70         match *self {
71             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
72             _ => false,
73         }
74     }
75 }
76
77 /// Defines the kinds of types.
78 ///
79 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
80 /// AST structure in `rustc_ast/src/ast.rs` as well.
81 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
82 #[derive(HashStable)]
83 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
84 pub enum TyKind<'tcx> {
85     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
86     Bool,
87
88     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
89     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
90     Char,
91
92     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
93     Int(ty::IntTy),
94
95     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
96     Uint(ty::UintTy),
97
98     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
99     Float(ty::FloatTy),
100
101     /// Algebraic data types (ADT). For example: structures, enumerations and unions.
102     ///
103     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
104     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
105     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
106     /// definition and not a concrete use of it.
107     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
108
109     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
110     Foreign(DefId),
111
112     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
113     Str,
114
115     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
116     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
117
118     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
119     Slice(Ty<'tcx>),
120
121     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
122     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
123
124     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
125     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
126     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
127
128     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
129     /// function has a unique type, which is output (for a function
130     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
131     ///
132     /// For example the type of `bar` here:
133     ///
134     /// ```rust
135     /// fn foo() -> i32 { 1 }
136     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
137     /// ```
138     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
139
140     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
141     ///
142     /// For example the type of `bar` here:
143     ///
144     /// ```rust
145     /// fn foo() -> i32 { 1 }
146     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
147     /// ```
148     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
149
150     /// A trait object. Written as `dyn for<'b> Trait<'b, Assoc = u32> + Send + 'a`.
151     Dynamic(&'tcx List<Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
152
153     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
154     /// `|a| a`.
155     /// For the order of the substs see the `ClosureSubsts` type's documentation.
156     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
157
158     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
159     /// `|a| yield a`.
160     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
161
162     /// A type representing the types stored inside a generator.
163     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
164     GeneratorWitness(Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>>),
165
166     /// The never type `!`.
167     Never,
168
169     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
170     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
171     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
172
173     /// The projection of an associated type. For example,
174     /// `<T as Trait<..>>::N`.
175     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
176
177     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
178     /// The `DefId` comes either from
179     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
180     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
181     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
182     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
183     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
184
185     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}`.
186     Param(ParamTy),
187
188     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
189     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
190
191     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
192     Placeholder(ty::PlaceholderType),
193
194     /// A type variable used during type checking.
195     Infer(InferTy),
196
197     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
198     /// propagated to avoid useless error messages.
199     Error(DelaySpanBugEmitted),
200 }
201
202 impl<'tcx> TyKind<'tcx> {
203     #[inline]
204     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
205         matches!(self, Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_))
206     }
207
208     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
209     pub fn article(&self) -> &'static str {
210         match self {
211             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
212             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
213             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
214             // to not compile felt too harsh.
215             Error(_) => "a",
216             _ => "a",
217         }
218     }
219 }
220
221 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
222 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
223 static_assert_size!(TyKind<'_>, 32);
224
225 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
226 ///
227 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
228 ///
229 /// where:
230 ///
231 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
232 ///   in scope on the function that defined the closure,
233 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
234 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
235 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
236 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
237 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
238 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
239 ///   specified above.
240 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
241 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if a U field represents a by-ref upvar,
242 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
243 ///
244 /// So, for example, given this function:
245 ///
246 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
247 ///          do(|| data.count += 1)
248 ///     }
249 ///
250 /// the type of the closure would be something like:
251 ///
252 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
253 ///
254 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
255 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
256 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
257 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
258 /// instances with the expected upvar types:
259 ///
260 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
261 ///         ...
262 ///     }
263 ///
264 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
265 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
266 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
267 ///
268 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
269 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
270 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
271 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
272 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
273 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
274 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
275 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
276 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
277 /// if one of them happens to be a reference to something that the
278 /// creating fn owns.
279 ///
280 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
281 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
282 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
283 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
284 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
285 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
286 /// out later.
287 ///
288 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
289 /// original function then? The answer is that codegen may need them
290 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
291 /// closure could capture no variables but still make use of some
292 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
293 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
294 ///
295 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
296 /// closures from capturing themselves (except via a trait
297 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
298 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
299 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
300 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
301 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
302 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
303 ///
304 /// ## Generators
305 ///
306 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
307 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
308 /// following type parameters:
309 ///
310 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
311 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
312 ///   inside the generator.
313 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
314 ///   `yield` inside the generator.
315 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
316 ///   completion of the generator.
317 /// * `GW`: The "generator witness".
318 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
319 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
320     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
321     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
322     ///
323     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
324     /// when monomorphizing.
325     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
326 }
327
328 /// Struct returned by `split()`.
329 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
330     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
331     pub closure_kind_ty: T,
332     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
333     pub tupled_upvars_ty: T,
334 }
335
336 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
337     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
338     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
339     pub fn new(
340         tcx: TyCtxt<'tcx>,
341         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
342     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
343         ClosureSubsts {
344             substs: tcx.mk_substs(
345                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
346                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
347                         .iter()
348                         .map(|&ty| ty.into()),
349                 ),
350             ),
351         }
352     }
353
354     /// Divides the closure substs into their respective components.
355     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
356     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
357         match self.substs[..] {
358             [
359                 ref parent_substs @ ..,
360                 closure_kind_ty,
361                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
362                 tupled_upvars_ty,
363             ] => ClosureSubstsParts {
364                 parent_substs,
365                 closure_kind_ty,
366                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
367                 tupled_upvars_ty,
368             },
369             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
370         }
371     }
372
373     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
374     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
375     ///
376     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
377     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
378     pub fn is_valid(self) -> bool {
379         self.substs.len() >= 3
380             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
381     }
382
383     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
384     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
385         self.split().parent_substs
386     }
387
388     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
389     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
390     /// empty iterator is returned.
391     #[inline]
392     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
393         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
394             TyKind::Error(_) => None,
395             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
396             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
397             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
398         }
399         .into_iter()
400         .flatten()
401     }
402
403     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
404     #[inline]
405     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
406         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
407     }
408
409     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
410     /// variable during inference. To get the closure kind during
411     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
412     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
413         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
414     }
415
416     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
417     /// closure.
418     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
419     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
420     // see `rustc_typeck::check::closure`.
421     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
422         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
423     }
424
425     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
426     /// of an inference context, because in that context we know that
427     /// there are no type variables.
428     ///
429     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
430     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
431         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
432     }
433
434     /// Extracts the signature from the closure.
435     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
436         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
437         match ty.kind() {
438             ty::FnPtr(sig) => *sig,
439             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
440         }
441     }
442 }
443
444 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
445 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
446 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
447     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
448 }
449
450 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
451     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
452     pub resume_ty: T,
453     pub yield_ty: T,
454     pub return_ty: T,
455     pub witness: T,
456     pub tupled_upvars_ty: T,
457 }
458
459 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
460     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
461     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
462     pub fn new(
463         tcx: TyCtxt<'tcx>,
464         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
465     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
466         GeneratorSubsts {
467             substs: tcx.mk_substs(
468                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
469                     [
470                         parts.resume_ty,
471                         parts.yield_ty,
472                         parts.return_ty,
473                         parts.witness,
474                         parts.tupled_upvars_ty,
475                     ]
476                     .iter()
477                     .map(|&ty| ty.into()),
478                 ),
479             ),
480         }
481     }
482
483     /// Divides the generator substs into their respective components.
484     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
485     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
486         match self.substs[..] {
487             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
488                 GeneratorSubstsParts {
489                     parent_substs,
490                     resume_ty,
491                     yield_ty,
492                     return_ty,
493                     witness,
494                     tupled_upvars_ty,
495                 }
496             }
497             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
498         }
499     }
500
501     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
502     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
503     ///
504     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
505     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
506     pub fn is_valid(self) -> bool {
507         self.substs.len() >= 5
508             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
509     }
510
511     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
512     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
513         self.split().parent_substs
514     }
515
516     /// This describes the types that can be contained in a generator.
517     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
518     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
519     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
520     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
521     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
522         self.split().witness.expect_ty()
523     }
524
525     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
526     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
527     /// empty iterator is returned.
528     #[inline]
529     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
530         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
531             TyKind::Error(_) => None,
532             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
533             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
534             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
535         }
536         .into_iter()
537         .flatten()
538     }
539
540     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
541     #[inline]
542     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
543         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
544     }
545
546     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
547     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
548         self.split().resume_ty.expect_ty()
549     }
550
551     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
552     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
553         self.split().yield_ty.expect_ty()
554     }
555
556     /// Returns the type representing the return type of the generator.
557     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
558         self.split().return_ty.expect_ty()
559     }
560
561     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
562     /// and return types.
563     ///
564     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
565     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
566     /// function should be removed.
567     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
568         ty::Binder::dummy(self.sig())
569     }
570
571     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
572     /// and return types.
573     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
574         ty::GenSig {
575             resume_ty: self.resume_ty(),
576             yield_ty: self.yield_ty(),
577             return_ty: self.return_ty(),
578         }
579     }
580 }
581
582 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
583     /// Generator has not been resumed yet.
584     pub const UNRESUMED: usize = 0;
585     /// Generator has returned or is completed.
586     pub const RETURNED: usize = 1;
587     /// Generator has been poisoned.
588     pub const POISONED: usize = 2;
589
590     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
591     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
592     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
593
594     /// The valid variant indices of this generator.
595     #[inline]
596     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
597         // FIXME requires optimized MIR
598         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
599         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
600     }
601
602     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
603     /// out of range.
604     #[inline]
605     pub fn discriminant_for_variant(
606         &self,
607         def_id: DefId,
608         tcx: TyCtxt<'tcx>,
609         variant_index: VariantIdx,
610     ) -> Discr<'tcx> {
611         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
612         // the same as the variant index.
613         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
614         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
615     }
616
617     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
618     /// variant indices.
619     #[inline]
620     pub fn discriminants(
621         self,
622         def_id: DefId,
623         tcx: TyCtxt<'tcx>,
624     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
625         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
626             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
627         })
628     }
629
630     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
631     /// variant `v`.
632     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
633         match v.as_usize() {
634             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
635             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
636             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
637             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
638         }
639     }
640
641     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
642     #[inline]
643     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
644         tcx.types.u32
645     }
646
647     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
648     /// It is calculated in rustc_const_eval::transform::generator::StateTransform.
649     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
650     ///
651     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
652     /// be repeated in multiple variants.
653     #[inline]
654     pub fn state_tys(
655         self,
656         def_id: DefId,
657         tcx: TyCtxt<'tcx>,
658     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
659         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
660         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
661             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
662         })
663     }
664
665     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
666     /// variant.
667     #[inline]
668     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
669         self.upvar_tys()
670     }
671 }
672
673 #[derive(Debug, Copy, Clone, HashStable)]
674 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
675     Closure(SubstsRef<'tcx>),
676     Generator(SubstsRef<'tcx>),
677 }
678
679 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
680     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
681     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
682     /// empty iterator is returned.
683     #[inline]
684     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
685         let tupled_tys = match self {
686             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
687             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
688         };
689
690         match tupled_tys.kind() {
691             TyKind::Error(_) => None,
692             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
693             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
694             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
695         }
696         .into_iter()
697         .flatten()
698     }
699
700     #[inline]
701     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
702         match self {
703             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
704             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
705         }
706     }
707 }
708
709 /// An inline const is modeled like
710 ///
711 ///     const InlineConst<'l0...'li, T0...Tj, R>: R;
712 ///
713 /// where:
714 ///
715 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
716 ///   inherited from the item that defined the inline const,
717 /// - R represents the type of the constant.
718 ///
719 /// When the inline const is instantiated, `R` is substituted as the actual inferred
720 /// type of the constant. The reason that `R` is represented as an extra type parameter
721 /// is the same reason that [`ClosureSubsts`] have `CS` and `U` as type parameters:
722 /// inline const can reference lifetimes that are internal to the creating function.
723 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
724 pub struct InlineConstSubsts<'tcx> {
725     /// Generic parameters from the enclosing item,
726     /// concatenated with the inferred type of the constant.
727     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
728 }
729
730 /// Struct returned by `split()`.
731 pub struct InlineConstSubstsParts<'tcx, T> {
732     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
733     pub ty: T,
734 }
735
736 impl<'tcx> InlineConstSubsts<'tcx> {
737     /// Construct `InlineConstSubsts` from `InlineConstSubstsParts`.
738     pub fn new(
739         tcx: TyCtxt<'tcx>,
740         parts: InlineConstSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
741     ) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
742         InlineConstSubsts {
743             substs: tcx.mk_substs(
744                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(std::iter::once(parts.ty.into())),
745             ),
746         }
747     }
748
749     /// Divides the inline const substs into their respective components.
750     /// The ordering assumed here must match that used by `InlineConstSubsts::new` above.
751     fn split(self) -> InlineConstSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
752         match self.substs[..] {
753             [ref parent_substs @ .., ty] => InlineConstSubstsParts { parent_substs, ty },
754             _ => bug!("inline const substs missing synthetics"),
755         }
756     }
757
758     /// Returns the substitutions of the inline const's parent.
759     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
760         self.split().parent_substs
761     }
762
763     /// Returns the type of this inline const.
764     pub fn ty(self) -> Ty<'tcx> {
765         self.split().ty.expect_ty()
766     }
767 }
768
769 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
770 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
771 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
772     /// E.g., `Iterator`.
773     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
774     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
775     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
776     /// E.g., `Send`.
777     AutoTrait(DefId),
778 }
779
780 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
781     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
782     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
783     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
784         use self::ExistentialPredicate::*;
785         match (*self, *other) {
786             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
787             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
788                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
789             }
790             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
791                 tcx.def_path_hash(*a).cmp(&tcx.def_path_hash(*b))
792             }
793             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
794             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
795             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
796             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
797         }
798     }
799 }
800
801 impl<'tcx> Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>> {
802     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
803         use crate::ty::ToPredicate;
804         match self.skip_binder() {
805             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
806                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
807             }
808             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
809                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
810             }
811             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
812                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
813                     def_id: did,
814                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
815                 });
816                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
817             }
818         }
819     }
820 }
821
822 impl<'tcx> List<ty::Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>> {
823     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
824     ///
825     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
826     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
827     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
828     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
829     /// object.
830     ///
831     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
832     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
833     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
834     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
835     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
836     /// a rather non-trivial task).
837     ///
838     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
839     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
840     /// are the set `{Sync}`.
841     ///
842     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
843     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
844     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
845     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
846     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
847     /// and destructor.
848     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
849         self[0]
850             .map_bound(|this| match this {
851                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
852                 _ => None,
853             })
854             .transpose()
855     }
856
857     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
858         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
859     }
860
861     #[inline]
862     pub fn projection_bounds<'a>(
863         &'a self,
864     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
865         self.iter().filter_map(|predicate| {
866             predicate
867                 .map_bound(|pred| match pred {
868                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
869                     _ => None,
870                 })
871                 .transpose()
872         })
873     }
874
875     #[inline]
876     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
877         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
878             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
879             _ => None,
880         })
881     }
882 }
883
884 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
885 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
886 ///
887 ///     T: Foo<U>
888 ///
889 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
890 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
891 /// and `U` as parameter 1.
892 ///
893 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
894 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
895 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
896 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
897 pub struct TraitRef<'tcx> {
898     pub def_id: DefId,
899     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
900 }
901
902 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
903     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
904         TraitRef { def_id, substs }
905     }
906
907     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
908     /// are the parameters defined on trait.
909     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>> {
910         ty::Binder::dummy(TraitRef {
911             def_id,
912             substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id),
913         })
914     }
915
916     #[inline]
917     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
918         self.substs.type_at(0)
919     }
920
921     pub fn from_method(
922         tcx: TyCtxt<'tcx>,
923         trait_id: DefId,
924         substs: SubstsRef<'tcx>,
925     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
926         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
927
928         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
929     }
930 }
931
932 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>>;
933
934 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
935     pub fn self_ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
936         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
937     }
938
939     pub fn def_id(&self) -> DefId {
940         self.skip_binder().def_id
941     }
942
943     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
944         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate {
945             trait_ref,
946             constness: ty::BoundConstness::NotConst,
947             polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
948         })
949     }
950 }
951
952 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
953 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
954 ///
955 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
956 ///
957 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
958 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
959 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
960 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
961 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
962     pub def_id: DefId,
963     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
964 }
965
966 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
967     pub fn erase_self_ty(
968         tcx: TyCtxt<'tcx>,
969         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
970     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
971         // Assert there is a Self.
972         trait_ref.substs.type_at(0);
973
974         ty::ExistentialTraitRef {
975             def_id: trait_ref.def_id,
976             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
977         }
978     }
979
980     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
981     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
982     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
983     /// or some placeholder type.
984     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
985         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
986         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
987
988         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
989     }
990 }
991
992 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>;
993
994 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
995     pub fn def_id(&self) -> DefId {
996         self.skip_binder().def_id
997     }
998
999     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
1000     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
1001     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
1002     /// or some placeholder type.
1003     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
1004         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
1005     }
1006 }
1007
1008 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1009 #[derive(HashStable)]
1010 pub enum BoundVariableKind {
1011     Ty(BoundTyKind),
1012     Region(BoundRegionKind),
1013     Const,
1014 }
1015
1016 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
1017 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
1018 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
1019 /// Binder<'tcx, TraitRef>`). Note that when we instantiate,
1020 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
1021 /// type from `Binder<'tcx, T>` to just `T` (see
1022 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
1023 ///
1024 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
1025 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
1026 pub struct Binder<'tcx, T>(T, &'tcx List<BoundVariableKind>);
1027
1028 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T>
1029 where
1030     T: TypeFoldable<'tcx>,
1031 {
1032     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
1033     /// contain any bound vars that would be bound by the
1034     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
1035     /// different binding level.
1036     pub fn dummy(value: T) -> Binder<'tcx, T> {
1037         assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
1038         Binder(value, ty::List::empty())
1039     }
1040
1041     pub fn bind_with_vars(value: T, vars: &'tcx List<BoundVariableKind>) -> Binder<'tcx, T> {
1042         if cfg!(debug_assertions) {
1043             let mut validator = ValidateBoundVars::new(vars);
1044             value.visit_with(&mut validator);
1045         }
1046         Binder(value, vars)
1047     }
1048 }
1049
1050 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T> {
1051     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
1052     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
1053     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
1054     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1055     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1056     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1057     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1058     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1059     /// regions, or you are being very careful about your depth
1060     /// accounting.
1061     ///
1062     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1063     ///
1064     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1065     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1066     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1067     pub fn skip_binder(self) -> T {
1068         self.0
1069     }
1070
1071     pub fn bound_vars(&self) -> &'tcx List<BoundVariableKind> {
1072         self.1
1073     }
1074
1075     pub fn as_ref(&self) -> Binder<'tcx, &T> {
1076         Binder(&self.0, self.1)
1077     }
1078
1079     pub fn map_bound_ref_unchecked<F, U>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1080     where
1081         F: FnOnce(&T) -> U,
1082     {
1083         let value = f(&self.0);
1084         Binder(value, self.1)
1085     }
1086
1087     pub fn map_bound_ref<F, U: TypeFoldable<'tcx>>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1088     where
1089         F: FnOnce(&T) -> U,
1090     {
1091         self.as_ref().map_bound(f)
1092     }
1093
1094     pub fn map_bound<F, U: TypeFoldable<'tcx>>(self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1095     where
1096         F: FnOnce(T) -> U,
1097     {
1098         let value = f(self.0);
1099         if cfg!(debug_assertions) {
1100             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1101             value.visit_with(&mut validator);
1102         }
1103         Binder(value, self.1)
1104     }
1105
1106     pub fn try_map_bound<F, U: TypeFoldable<'tcx>, E>(self, f: F) -> Result<Binder<'tcx, U>, E>
1107     where
1108         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
1109     {
1110         let value = f(self.0)?;
1111         if cfg!(debug_assertions) {
1112             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1113             value.visit_with(&mut validator);
1114         }
1115         Ok(Binder(value, self.1))
1116     }
1117
1118     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1119     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1120     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1121     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1122     ///
1123     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1124     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1125     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1126     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1127     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<'tcx, U>
1128     where
1129         U: TypeFoldable<'tcx>,
1130     {
1131         if cfg!(debug_assertions) {
1132             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.bound_vars());
1133             value.visit_with(&mut validator);
1134         }
1135         Binder(value, self.1)
1136     }
1137
1138     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1139     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1140     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1141     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1142     ///
1143     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1144     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1145     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1146     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1147     /// would not be that useful.)
1148     pub fn no_bound_vars(self) -> Option<T>
1149     where
1150         T: TypeFoldable<'tcx>,
1151     {
1152         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1153     }
1154
1155     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1156     /// level as the original, returning two distinct binders.
1157     ///
1158     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1159     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1160     /// bound in the resulting return values.
1161     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<'tcx, U>, Binder<'tcx, V>)
1162     where
1163         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1164     {
1165         let (u, v) = f(self.0);
1166         (Binder(u, self.1), Binder(v, self.1))
1167     }
1168 }
1169
1170 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, Option<T>> {
1171     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<'tcx, T>> {
1172         let bound_vars = self.1;
1173         self.0.map(|v| Binder(v, bound_vars))
1174     }
1175 }
1176
1177 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1178 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1179 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1180 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1181 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1182     /// The parameters of the associated item.
1183     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1184
1185     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1186     ///
1187     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1188     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1189     pub item_def_id: DefId,
1190 }
1191
1192 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1193     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1194         tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id()
1195     }
1196
1197     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1198     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1199     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1200     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1201         &self,
1202         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1203     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1204         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1205         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1206         (
1207             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1208             &self.substs[trait_generics.count()..],
1209         )
1210     }
1211
1212     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1213     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1214     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1215     ///
1216     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1217     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1218     /// as well.
1219     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1220         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1221         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1222     }
1223
1224     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1225         self.substs.type_at(0)
1226     }
1227 }
1228
1229 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1230 pub struct GenSig<'tcx> {
1231     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1232     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1233     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1234 }
1235
1236 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<'tcx, GenSig<'tcx>>;
1237
1238 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1239 /// decided to use to refer to the input/output types.
1240 ///
1241 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1242 /// - `output`: is the return type.
1243 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1244 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1245 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1246 pub struct FnSig<'tcx> {
1247     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1248     pub c_variadic: bool,
1249     pub unsafety: hir::Unsafety,
1250     pub abi: abi::Abi,
1251 }
1252
1253 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1254     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1255         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1256     }
1257
1258     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1259         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1260     }
1261
1262     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1263     // method.
1264     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1265         FnSig {
1266             inputs_and_output: List::empty(),
1267             c_variadic: false,
1268             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1269             abi: abi::Abi::Rust,
1270         }
1271     }
1272 }
1273
1274 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>;
1275
1276 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1277     #[inline]
1278     pub fn inputs(&self) -> Binder<'tcx, &'tcx [Ty<'tcx>]> {
1279         self.map_bound_ref_unchecked(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1280     }
1281     #[inline]
1282     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1283         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1284     }
1285     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1286         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1287     }
1288     #[inline]
1289     pub fn output(&self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1290         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1291     }
1292     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1293         self.skip_binder().c_variadic
1294     }
1295     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1296         self.skip_binder().unsafety
1297     }
1298     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1299         self.skip_binder().abi
1300     }
1301 }
1302
1303 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>>;
1304
1305 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1306 #[derive(HashStable)]
1307 pub struct ParamTy {
1308     pub index: u32,
1309     pub name: Symbol,
1310 }
1311
1312 impl<'tcx> ParamTy {
1313     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1314         ParamTy { index, name }
1315     }
1316
1317     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1318         ParamTy::new(def.index, def.name)
1319     }
1320
1321     #[inline]
1322     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1323         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1324     }
1325 }
1326
1327 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1328 #[derive(HashStable)]
1329 pub struct ParamConst {
1330     pub index: u32,
1331     pub name: Symbol,
1332 }
1333
1334 impl ParamConst {
1335     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1336         ParamConst { index, name }
1337     }
1338
1339     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1340         ParamConst::new(def.index, def.name)
1341     }
1342 }
1343
1344 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1345
1346 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1347 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1348 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1349 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_const_eval::borrow_check`
1350 /// module for more information.
1351 ///
1352 /// ## The Region lattice within a given function
1353 ///
1354 /// In general, the region lattice looks like
1355 ///
1356 /// ```
1357 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1358 /// |                |              |
1359 /// early-bound and  |              |
1360 /// free regions     |              |
1361 /// |                |              |
1362 /// |                |              |
1363 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1364 /// |            /                  |
1365 /// |           /         placeholder(Un)
1366 /// empty(U1) --         /
1367 /// |                   /
1368 /// ...                /
1369 /// |                 /
1370 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1371 /// ```
1372 ///
1373 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1374 /// function declaration. They have relationships to one another
1375 /// determined based on the declared relationships from the
1376 /// function.
1377 ///
1378 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1379 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1380 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1381 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1382 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1383 /// regions.
1384 ///
1385 /// ## Inference variables
1386 ///
1387 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1388 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1389 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1390 /// lattice above (the minimal region that meets the
1391 /// constraints).
1392 ///
1393 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1394 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1395 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1396 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1397 /// case.
1398 ///
1399 /// ## Bound Regions
1400 ///
1401 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1402 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1403 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1404 /// and are substituted by an `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1405 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1406 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1407 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1408 ///
1409 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1410 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1411 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1412 /// or region variables).
1413 ///
1414 /// ## Placeholder and Free Regions
1415 ///
1416 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1417 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1418 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1419 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1420 /// assumed without being checked.
1421 ///
1422 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1423 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1424 ///
1425 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1426 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1427 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1428 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1429 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1430 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1431 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1432 ///
1433 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1434 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1435 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1436 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1437 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1438 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1439 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1440 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1441 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1442 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1443 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1444 /// by the [rustc dev guide].
1445 ///
1446 /// [1]: https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1447 /// [2]: https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1448 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1449 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1450 pub enum RegionKind {
1451     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1452     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1453     /// parameters are substituted.
1454     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1455
1456     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1457     /// function is called.
1458     ReLateBound(ty::DebruijnIndex, BoundRegion),
1459
1460     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1461     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1462     /// region parameters.
1463     ReFree(FreeRegion),
1464
1465     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1466     ReStatic,
1467
1468     /// A region variable. Should not exist outside of type inference.
1469     ReVar(RegionVid),
1470
1471     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1472     /// Should not exist outside of type inference.
1473     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1474
1475     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1476     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1477     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1478     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1479     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1480     /// from `U`.
1481     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1482
1483     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1484     ReErased,
1485 }
1486
1487 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1488 pub struct EarlyBoundRegion {
1489     pub def_id: DefId,
1490     pub index: u32,
1491     pub name: Symbol,
1492 }
1493
1494 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1495 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1496 pub struct ConstVid<'tcx> {
1497     pub index: u32,
1498     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1499 }
1500
1501 rustc_index::newtype_index! {
1502     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1503     pub struct RegionVid {
1504         DEBUG_FORMAT = custom,
1505     }
1506 }
1507
1508 impl Atom for RegionVid {
1509     fn index(self) -> usize {
1510         Idx::index(self)
1511     }
1512 }
1513
1514 rustc_index::newtype_index! {
1515     pub struct BoundVar { .. }
1516 }
1517
1518 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1519 #[derive(HashStable)]
1520 pub struct BoundTy {
1521     pub var: BoundVar,
1522     pub kind: BoundTyKind,
1523 }
1524
1525 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1526 #[derive(HashStable)]
1527 pub enum BoundTyKind {
1528     Anon,
1529     Param(Symbol),
1530 }
1531
1532 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1533     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1534         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1535     }
1536 }
1537
1538 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1539 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1540 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1541 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1542     pub item_def_id: DefId,
1543     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1544     pub term: Term<'tcx>,
1545 }
1546
1547 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>;
1548
1549 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1550     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1551     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1552     /// then this function would return an `exists T. T: Iterator` existential trait
1553     /// reference.
1554     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1555         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1556         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1557         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1558         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1559     }
1560
1561     pub fn with_self_ty(
1562         &self,
1563         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1564         self_ty: Ty<'tcx>,
1565     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1566         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1567         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1568
1569         ty::ProjectionPredicate {
1570             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1571                 item_def_id: self.item_def_id,
1572                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1573             },
1574             term: self.term,
1575         }
1576     }
1577
1578     pub fn erase_self_ty(
1579         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1580         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1581     ) -> Self {
1582         // Assert there is a Self.
1583         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1584
1585         Self {
1586             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1587             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1588             term: projection_predicate.term,
1589         }
1590     }
1591 }
1592
1593 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1594     pub fn with_self_ty(
1595         &self,
1596         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1597         self_ty: Ty<'tcx>,
1598     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1599         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1600     }
1601
1602     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1603         self.skip_binder().item_def_id
1604     }
1605 }
1606
1607 /// Region utilities
1608 impl RegionKind {
1609     /// Is this region named by the user?
1610     pub fn has_name(&self) -> bool {
1611         match *self {
1612             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1613             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1614             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1615             RegionKind::ReStatic => true,
1616             RegionKind::ReVar(..) => false,
1617             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1618             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1619             RegionKind::ReErased => false,
1620         }
1621     }
1622
1623     #[inline]
1624     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1625         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1626     }
1627
1628     #[inline]
1629     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1630         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1631     }
1632
1633     #[inline]
1634     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1635         match *self {
1636             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1637             _ => false,
1638         }
1639     }
1640
1641     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1642         let mut flags = TypeFlags::empty();
1643
1644         match *self {
1645             ty::ReVar(..) => {
1646                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1647                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1648                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1649             }
1650             ty::RePlaceholder(..) => {
1651                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1652                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1653                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1654             }
1655             ty::ReEarlyBound(..) => {
1656                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1657                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1658                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1659             }
1660             ty::ReFree { .. } => {
1661                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1662                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1663             }
1664             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1665                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1666             }
1667             ty::ReLateBound(..) => {
1668                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1669             }
1670             ty::ReErased => {
1671                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1672             }
1673         }
1674
1675         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1676
1677         flags
1678     }
1679
1680     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1681     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1682     ///
1683     /// ```
1684     /// impl<'a> Foo {
1685     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1686     ///
1687     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1688     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1689     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1690     ///            late-bound, appears only in fn args
1691     ///     {..}
1692     /// }
1693     /// ```
1694     ///
1695     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1696     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1697     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1698     /// function might return the `DefId` of a closure.
1699     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1700         match self {
1701             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1702             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1703             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1704         }
1705     }
1706 }
1707
1708 /// Type utilities
1709 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1710     #[inline(always)]
1711     pub fn kind(&self) -> &TyKind<'tcx> {
1712         &self.kind
1713     }
1714
1715     #[inline(always)]
1716     pub fn flags(&self) -> TypeFlags {
1717         self.flags
1718     }
1719
1720     #[inline]
1721     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1722         match self.kind() {
1723             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1724             _ => false,
1725         }
1726     }
1727
1728     #[inline]
1729     pub fn is_never(&self) -> bool {
1730         matches!(self.kind(), Never)
1731     }
1732
1733     #[inline]
1734     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1735         self.kind().is_primitive()
1736     }
1737
1738     #[inline]
1739     pub fn is_adt(&self) -> bool {
1740         matches!(self.kind(), Adt(..))
1741     }
1742
1743     #[inline]
1744     pub fn is_ref(&self) -> bool {
1745         matches!(self.kind(), Ref(..))
1746     }
1747
1748     #[inline]
1749     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1750         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1751     }
1752
1753     #[inline]
1754     pub fn ty_vid(&self) -> Option<ty::TyVid> {
1755         match self.kind() {
1756             &Infer(TyVar(vid)) => Some(vid),
1757             _ => None,
1758         }
1759     }
1760
1761     #[inline]
1762     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1763         matches!(self.kind(), Infer(_))
1764     }
1765
1766     #[inline]
1767     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1768         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1769     }
1770
1771     #[inline]
1772     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1773         *self.kind() == Bool
1774     }
1775
1776     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1777     #[inline]
1778     pub fn is_str(&self) -> bool {
1779         *self.kind() == Str
1780     }
1781
1782     #[inline]
1783     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1784         match self.kind() {
1785             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1786             _ => false,
1787         }
1788     }
1789
1790     #[inline]
1791     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1792         match self.kind() {
1793             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_) | Str),
1794             _ => false,
1795         }
1796     }
1797
1798     #[inline]
1799     pub fn is_array(&self) -> bool {
1800         matches!(self.kind(), Array(..))
1801     }
1802
1803     #[inline]
1804     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1805         match self.kind() {
1806             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1807             _ => false,
1808         }
1809     }
1810
1811     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1812         match self.kind() {
1813             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1814             Str => tcx.types.u8,
1815             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1816         }
1817     }
1818
1819     pub fn expect_opaque_type(&self) -> ty::OpaqueTypeKey<'tcx> {
1820         match *self.kind() {
1821             Opaque(def_id, substs) => ty::OpaqueTypeKey { def_id, substs },
1822             _ => bug!("`expect_opaque_type` called on non-opaque type: {}", self),
1823         }
1824     }
1825
1826     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1827         match self.kind() {
1828             Adt(def, substs) => {
1829                 assert!(def.repr.simd(), "`simd_size_and_type` called on non-SIMD type");
1830                 let variant = def.non_enum_variant();
1831                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1832
1833                 match f0_ty.kind() {
1834                     // If the first field is an array, we assume it is the only field and its
1835                     // elements are the SIMD components.
1836                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1837                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1838                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1839                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1840                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1841                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, f0_elem_ty)
1842                     }
1843                     // Otherwise, the fields of this Adt are the SIMD components (and we assume they
1844                     // all have the same type).
1845                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1846                 }
1847             }
1848             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1849         }
1850     }
1851
1852     #[inline]
1853     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1854         matches!(self.kind(), Ref(..))
1855     }
1856
1857     #[inline]
1858     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1859         matches!(
1860             self.kind(),
1861             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1862                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1863         )
1864     }
1865
1866     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1867     #[inline]
1868     pub fn ref_mutability(&self) -> Option<hir::Mutability> {
1869         match self.kind() {
1870             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1871             _ => None,
1872         }
1873     }
1874
1875     #[inline]
1876     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1877         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1878     }
1879
1880     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1881     #[inline]
1882     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1883         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1884     }
1885
1886     #[inline]
1887     pub fn is_box(&self) -> bool {
1888         match self.kind() {
1889             Adt(def, _) => def.is_box(),
1890             _ => false,
1891         }
1892     }
1893
1894     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1895     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1896         match self.kind() {
1897             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1898             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1899         }
1900     }
1901
1902     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1903     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1904     /// contents are abstract to rustc.)
1905     #[inline]
1906     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1907         matches!(
1908             self.kind(),
1909             Bool | Char
1910                 | Int(_)
1911                 | Float(_)
1912                 | Uint(_)
1913                 | FnDef(..)
1914                 | FnPtr(_)
1915                 | RawPtr(_)
1916                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1917         )
1918     }
1919
1920     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1921     #[inline]
1922     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1923         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1924     }
1925
1926     #[inline]
1927     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1928         matches!(self.kind(), Dynamic(..))
1929     }
1930
1931     #[inline]
1932     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1933         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_enum())
1934     }
1935
1936     #[inline]
1937     pub fn is_union(&self) -> bool {
1938         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_union())
1939     }
1940
1941     #[inline]
1942     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1943         matches!(self.kind(), Closure(..))
1944     }
1945
1946     #[inline]
1947     pub fn is_generator(&self) -> bool {
1948         matches!(self.kind(), Generator(..))
1949     }
1950
1951     #[inline]
1952     pub fn is_integral(&self) -> bool {
1953         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1954     }
1955
1956     #[inline]
1957     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
1958         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1959     }
1960
1961     #[inline]
1962     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
1963         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1964     }
1965
1966     #[inline]
1967     pub fn is_char(&self) -> bool {
1968         matches!(self.kind(), Char)
1969     }
1970
1971     #[inline]
1972     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
1973         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1974     }
1975
1976     #[inline]
1977     pub fn is_signed(&self) -> bool {
1978         matches!(self.kind(), Int(_))
1979     }
1980
1981     #[inline]
1982     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
1983         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1984     }
1985
1986     #[inline]
1987     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
1988         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1989     }
1990
1991     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1992     ///
1993     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1994     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1995     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1996         match self.kind() {
1997             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1998                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1999             }
2000             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl: *mutbl }),
2001             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
2002             _ => None,
2003         }
2004     }
2005
2006     /// Returns the type of `ty[i]`.
2007     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2008         match self.kind() {
2009             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2010             _ => None,
2011         }
2012     }
2013
2014     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2015         match self.kind() {
2016             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
2017             FnPtr(f) => *f,
2018             Error(_) => {
2019                 // ignore errors (#54954)
2020                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2021             }
2022             Closure(..) => bug!(
2023                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2024             ),
2025             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2026         }
2027     }
2028
2029     #[inline]
2030     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2031         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
2032     }
2033
2034     #[inline]
2035     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2036         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
2037     }
2038
2039     #[inline]
2040     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2041         matches!(self.kind(), Opaque(..))
2042     }
2043
2044     #[inline]
2045     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2046         match self.kind() {
2047             Adt(adt, _) => Some(adt),
2048             _ => None,
2049         }
2050     }
2051
2052     /// Iterates over tuple fields.
2053     /// Panics when called on anything but a tuple.
2054     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2055         match self.kind() {
2056             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2057             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2058         }
2059     }
2060
2061     /// Get the `i`-th element of a tuple.
2062     /// Panics when called on anything but a tuple.
2063     pub fn tuple_element_ty(&self, i: usize) -> Option<Ty<'tcx>> {
2064         match self.kind() {
2065             Tuple(substs) => substs.iter().nth(i).map(|field| field.expect_ty()),
2066             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2067         }
2068     }
2069
2070     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2071     //
2072     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2073     #[inline]
2074     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2075         match self.kind() {
2076             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2077             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2078                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2079             }
2080             _ => None,
2081         }
2082     }
2083
2084     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2085     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2086     //
2087     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2088     #[inline]
2089     pub fn discriminant_for_variant(
2090         &self,
2091         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2092         variant_index: VariantIdx,
2093     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2094         match self.kind() {
2095             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2096                 // This can actually happen during CTFE, see
2097                 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/89765.
2098                 None
2099             }
2100             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2101                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2102             }
2103             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2104                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2105             }
2106             _ => None,
2107         }
2108     }
2109
2110     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2111     pub fn discriminant_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2112         match self.kind() {
2113             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2114             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2115
2116             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2117                 let assoc_items = tcx.associated_item_def_ids(
2118                     tcx.require_lang_item(hir::LangItem::DiscriminantKind, None),
2119                 );
2120                 tcx.mk_projection(assoc_items[0], tcx.intern_substs(&[self.into()]))
2121             }
2122
2123             ty::Bool
2124             | ty::Char
2125             | ty::Int(_)
2126             | ty::Uint(_)
2127             | ty::Float(_)
2128             | ty::Adt(..)
2129             | ty::Foreign(_)
2130             | ty::Str
2131             | ty::Array(..)
2132             | ty::Slice(_)
2133             | ty::RawPtr(_)
2134             | ty::Ref(..)
2135             | ty::FnDef(..)
2136             | ty::FnPtr(..)
2137             | ty::Dynamic(..)
2138             | ty::Closure(..)
2139             | ty::GeneratorWitness(..)
2140             | ty::Never
2141             | ty::Tuple(_)
2142             | ty::Error(_)
2143             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2144
2145             ty::Bound(..)
2146             | ty::Placeholder(_)
2147             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2148                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2149             }
2150         }
2151     }
2152
2153     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type.
2154     pub fn ptr_metadata_ty(
2155         &'tcx self,
2156         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2157         normalize: impl FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
2158     ) -> Ty<'tcx> {
2159         let tail = tcx.struct_tail_with_normalize(self, normalize);
2160         match tail.kind() {
2161             // Sized types
2162             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2163             | ty::Uint(_)
2164             | ty::Int(_)
2165             | ty::Bool
2166             | ty::Float(_)
2167             | ty::FnDef(..)
2168             | ty::FnPtr(_)
2169             | ty::RawPtr(..)
2170             | ty::Char
2171             | ty::Ref(..)
2172             | ty::Generator(..)
2173             | ty::GeneratorWitness(..)
2174             | ty::Array(..)
2175             | ty::Closure(..)
2176             | ty::Never
2177             | ty::Error(_)
2178             | ty::Foreign(..)
2179             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2180             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2181             | ty::Adt(..)
2182             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2183             // a.k.a. unit type, which is Sized
2184             | ty::Tuple(..) => tcx.types.unit,
2185
2186             ty::Str | ty::Slice(_) => tcx.types.usize,
2187             ty::Dynamic(..) => {
2188                 let dyn_metadata = tcx.lang_items().dyn_metadata().unwrap();
2189                 tcx.type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()])
2190             },
2191
2192             ty::Projection(_)
2193             | ty::Param(_)
2194             | ty::Opaque(..)
2195             | ty::Infer(ty::TyVar(_))
2196             | ty::Bound(..)
2197             | ty::Placeholder(..)
2198             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2199                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?}", tail)
2200             }
2201         }
2202     }
2203
2204     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2205     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2206     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2207     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2208     /// function converts such a special type into the closure
2209     /// kind. To go the other way, use
2210     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2211     ///
2212     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2213     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2214     /// inferred. Once upvar inference (in `rustc_typeck/src/check/upvar.rs`)
2215     /// is complete, that type variable will be unified.
2216     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2217         match self.kind() {
2218             Int(int_ty) => match int_ty {
2219                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2220                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2221                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2222                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2223             },
2224
2225             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2226             // closure type is not yet known
2227             Bound(..) | Infer(_) => None,
2228
2229             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2230
2231             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2232         }
2233     }
2234
2235     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2236     ///
2237     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2238     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2239     ///
2240     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2241     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2242     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2243     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2244     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2245     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2246         match self.kind() {
2247             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2248             | ty::Uint(_)
2249             | ty::Int(_)
2250             | ty::Bool
2251             | ty::Float(_)
2252             | ty::FnDef(..)
2253             | ty::FnPtr(_)
2254             | ty::RawPtr(..)
2255             | ty::Char
2256             | ty::Ref(..)
2257             | ty::Generator(..)
2258             | ty::GeneratorWitness(..)
2259             | ty::Array(..)
2260             | ty::Closure(..)
2261             | ty::Never
2262             | ty::Error(_) => true,
2263
2264             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2265
2266             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2267
2268             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2269
2270             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2271
2272             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2273
2274             ty::Bound(..)
2275             | ty::Placeholder(..)
2276             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2277                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2278             }
2279         }
2280     }
2281 }
2282
2283 /// Extra information about why we ended up with a particular variance.
2284 /// This is only used to add more information to error messages, and
2285 /// has no effect on soundness. While choosing the 'wrong' `VarianceDiagInfo`
2286 /// may lead to confusing notes in error messages, it will never cause
2287 /// a miscompilation or unsoundness.
2288 ///
2289 /// When in doubt, use `VarianceDiagInfo::default()`
2290 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2291 pub enum VarianceDiagInfo<'tcx> {
2292     /// No additional information - this is the default.
2293     /// We will not add any additional information to error messages.
2294     #[default]
2295     None,
2296     /// We switched our variance because a generic argument occurs inside
2297     /// the invariant generic argument of another type.
2298     Invariant {
2299         /// The generic type containing the generic parameter
2300         /// that changes the variance (e.g. `*mut T`, `MyStruct<T>`)
2301         ty: Ty<'tcx>,
2302         /// The index of the generic parameter being used
2303         /// (e.g. `0` for `*mut T`, `1` for `MyStruct<'CovariantParam, 'InvariantParam>`)
2304         param_index: u32,
2305     },
2306 }
2307
2308 impl<'tcx> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2309     /// Mirrors `Variance::xform` - used to 'combine' the existing
2310     /// and new `VarianceDiagInfo`s when our variance changes.
2311     pub fn xform(self, other: VarianceDiagInfo<'tcx>) -> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2312         // For now, just use the first `VarianceDiagInfo::Invariant` that we see
2313         match self {
2314             VarianceDiagInfo::None => other,
2315             VarianceDiagInfo::Invariant { .. } => self,
2316         }
2317     }
2318 }